Ультрамассивная чёрная дыра может оказаться межгалактическим странником

Недавнее компьютерное моделирование процессов слияния галактик заставило предположить, что чёрные дыры (ЧД) способны перекочёвывать из одной галактики в другую и оттого какое-то время могут находится в межгалактическом пространстве, вдали от звёзд. Когда при слиянии двух галактик сливаются и их центральные сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД), они могут получить мощный импульс в одном направлении — из-за неоднородного распределения в пространстве гравитационных волн, образовавшихся при столкновении СМЧД. «КЛ» уже описывала такой сценарий, когда ЧД в итоге приобрела огромную скорость, превышающую 1 500 км/с.

Для этого гравитационные волны, испускаемые одной её стороной, должны быть интенсивнее, чем те, что исходят от противоположной, но именно это и происходит при слиянии, причём чем массивнее СМЧД, тем больший импульс ей передаётся.

Стрелкой показана галактика NGC 1277, в центре которой располагается колоссальная СМЧД. (Здесь и ниже иллюстрации SDSS.)

Как вы, конечно, помните, в ноябре прошлого года была открыта самая массивная из известных человечеству чёрных дыр — СМЧД галактики NGC 1277 с массой в 17 ± 3 млрд солнечных (свет из её окрестностей идёт до Земли 250 млн лет). Этот сверхгигант находится в очень уж маломассивной галактике, хотя считается, что масса ЧД напрямую связана с галактическими параметрами. Именно поэтому Эрин Боннинг (Erin Bonning) из Квест-университета (Канада) и её коллеги предположили, что здесь что-то не так. Для прояснения вопроса они изучили изображения созвездия Персея и попробовали рассчитать гравитационное взаимодействие между наблюдаемыми в нём объектами. Выяснилось, что в 325 тыс. световых лет от маломассивной NGC 1277 есть, напротив, чрезвычайно крупная галактика NGC 1275. Она «весит» 17 млрд масс Солнца, что в тысячи раз больше, чем, к примеру, СМЧД нашего Млечного Пути.

Г-жа Боннинг считает, что NGC 1275 — продукт слияния ряда галактик-предшественниц (впрочем, это можно сказать о любой крупной галактике). Что важно, в предшественницах была пара ЧД в центре, каждая примерно по 10 млрд солнечных масс. Перед слиянием они некоторое время взаимно вращались со скоростями, близкими к световым.

Чёрная дыра с диаметром больше, чем у орбит всех планет Солнечной системы вместе взятых, возможно, является ЧД-странником.

При слиянии результирующая ЧД получила значительную скорость: по расчётам, несколько миллиардов лет она двигалась со скоростями до 4,5 млн км/ч (1 250 км/с). Это намного выше четвёртой галактической для NGC 1275, то есть ЧД обязана была из неё вылететь — что и произошло, уверяют нас астрономы. После этого она провела миллиарды лет в пустоте межгалактического пространства. Хотя, конечно, не совсем в пустоте: с такой гравитацией одиночество ей не грозило. Миллионы звёзд из её родной галактики, скорее всего, были пойманы её тяготением и вместе с ней путешествовали через миры. Подойдя в итоге к галактике NGC 1277, эта СМЧД постепенно стала сближаться с её центром, чтобы затем удобно расположиться в нём, создав загадку ультрамассивной чёрной дыры в чрезвычайно «тощей» галактике-хозяйке.

Авторы работы ожидают резкой критики своей гипотезы межгалактического путешествия чёрных дыр со «свитой» из миллионов звёзд-спутников. И заслуженно: любое из событий, которые они описывают, случается очень редко. Совсем не часто сталкиваются галактики, очень редко сливаются их СМЧД, ещё реже в итоге их выбрасывает из образовавшегося после слияния потомка, а вероятность встретить после всего этого другую галактику, да ещё через 325 тыс. световых лет, вообще ничтожна. Ибо 325 тыс. световых лет — весьма малое по межгалактическим меркам расстояние (так, от Млечного Пути до ближайшей крупной спиральной галактики более 2,5 млн световых лет).

Ави Лёб из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) уже заметил по этому поводу: «Несколько редких событий подряд маловероятны. Я думаю, есть более правдоподобные пути достижения того же результата». Впрочем, учёный благоразумно воздержался от уточнения того, что же это за пути.

Отчёт об исследовании вскоре появится в издании Astrophysical Journal Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам ScienceNews.