Телескоп WISE нашёл миллионы чёрных дыр и тысячу скрытых галактик

Инфракрасный телескоп космического базирования WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), принадлежащий НАСА, обнаружил 2,5 млн кандидатов в сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) и тысячу весьма редких галактик, очень ярких в инфракрасном диапазоне, но слабосветящихся в диапазоне видимом, поскольку они скрыты от нас облаками газа и пыли (hot dust-obscured galaxies, hot DOG).

Сообщение об этом сделано на специальной пресс-конференции НАСА, а результаты изучения данных, полученных WISE, 29 августа представлены в журнале Astrophysical Journal в виде трёх статей.

Группа под руководством Дэниэла Стерна из Лаборатории реактивного движения НАСА обнаружила чуть больше 2,5 млн сверхмассивных чёрных дыр по свечению аккреционных дисков материи, падающей в чёрные дыры. Наличие таких дисков, подчёркивают учёные, говорит о том, что эти СМЧД находятся в фазе активного роста. Примерно две трети кандидатов прежде были абсолютно неизвестны, поскольку их маскировали газопылевые облака. Обнаружение стало возможно лишь благодаря наблюдению вторичного, инфракрасного излучения облаков газа и пыли, которое возникло от рентгеновских лучей, исходящих от аккреционных дисков вокруг ЧД.

Маджентой выделены новые сверхсветящиеся «хот-доги», обнаруженные WISE. Своё название они получили за то, что излучаемые ими волны дают пик в той же области, что и поверхность обычных хот-догов. (Здесь и ниже иллюстрации NASA / JPL-Caltech / UCLA.)

Группа, ведомая Питером Эйзенхардтом из той же лаборатории, нашла в данных WISE примерно тысячу объектов иной природы — так называемых хот-догов. Это исключительно яркие галактики, светимость которых превышает 100 трлн светимостей нашего Солнца. При этом обнаружить их не ИК-телескопами очень трудно, потому что излучение в других диапазонах поглощают скрывающие такие галактики облака газа и пыли.

Предположительно, «хот-доги» также имеют в своих центрах СМЧД, а их высокая температура связана с бурным звездообразованием.

«Кроме того, — заявил Питер Эйзенхардт на пресс-конференции, — у нас есть свидетельства, что эти рекордсмены могли сформировать свои ЧД [в своих ядрах] до того, как в них появилась основная масса собственно звёзд. Эти яйца могли появиться раньше куриц!»

Уже сегодня около ста «хот-догов» из найденной тысячи подтверждены независимыми наблюдениями Обсерватории Кека (США), Обсерватории Джемини (Чили) и др.

Обнаруженные WISE «хот-доги» станут также новыми целями строящегося Космического телескопа им. Джеймса Вебба, который, предположительно, заменит «Хаббл» в 2015–2016 годах. Кстати, их анализ третьей группой исследователей под руководством Цзин Вэнь У из Лаборатории реактивного движения показал, что это необычная чрезвычайно горячая, ярко светящаяся в ИК-диапазоне популяция; даже на общем фоне «хот-догов» их межзвёздный газ имеет температуры в 60–120 K. Исследователи называют их «сверхъярко светящимися горячими ”хот-догами”» и «вероятно, самыми светящимся галактиками во Вселенной».

За таким газопылевым кольцом могут укрыться даже самые яркие галактики с активными СМЧД в ядрах.

Столь большое количество «хот-догов» не просто очередной сюрприз. Считается, что они являются одной из стадий развития всех галактик, но относительно короткой, длящейся не более 100 млн лет, а пыль, скрывающая их свечение, — это, возможно, газопылевые облака, в которых происходит интенсивнейшее звездообразование, характерное для молодых галактик. Иначе говоря, когда-то и Млечный Путь был «хот-догом», так что их изучение сможет прояснить ряд вопросов, касающихся истории нашей Галактики, и в частности путей формирования СМЧД Стрелец А* в её центре.

Особенно интригует наличие СМЧД в галактиках, где ещё очень мало звёзд: по всей видимости, механизмы их формирования теперь придётся пересмотреть, поскольку ни одна из существующих теорий не объясняет столь быстрого набора СМЧД огромной массы, равной миллионам Солнц.

Одним из теоретических выходов из этой ситуации является предположение, что «хот-доги» могут быть переходной ступенью между спиральными и эллиптическими галактиками. После столкновения двух спиральных они могут стать эллиптическими, потеряв былую форму и спровоцировав смешиванием газа обеих галактик-предшественниц интенсивную вспышку вторичного звездообразования. Затем сверхмассивные чёрные дыры в ядрах новообразовавшейся эллиптической галактики начинают интенсивно поглощать материю, нагревая аккреционные диски вокруг себя. А те, в свою очередь, раскаляют окружающие облака пыли и газа, вторично излучающие в инфракрасном диапазоне. В целом развитие событий примерно соответствует следующему:

Интересно, что большинство «хот-догов» находятся от нас на расстоянии более 10 млрд световых лет: это до некоторой степени ставит под вопрос всеобщность этой стадии развития галактик в истории Вселенной. Ведь в окрестностях нашей местной группы галактик «хот-догов» практически нет.

Три соответствующие работы были опубликованы в Astrophysical Journal, а с их препринтами можно ознакомиться здесь, здесь и здесь.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.