WISE обнаружил дыру в единой теории черных дыр

Фото: NASA/JPL-Caltech

Активные сверхмассивные черные дыры вблизи центра галактик, как правило, делятся на две категории: свободные от пыли и скрытые за ней. Данные инфракрасного телескопа WISE (НАСА) продемонстрировали, что галактики, в которых сверхмассивные черные дыры скрыты, как правило, группируются в пространстве чаще, чем с открытыми, незатененными.

Астрономы не знают, почему скрытые черные дыры имеют большие ореолы темной материи, но заинтересовались открытием и продолжили исследование.

Единая теория чёрных дыр

Обзор более 170000 сверхмассивных черных дыр с помощью WISE заставил астрономов проверить старую гипотезу о различном виде этих межзвездных объектов. В единой теории, появившейся под конец 1970-х, объясняется, почему черные дыры, имеющие одинаковые свойства, выглядят абсолютно по-разному. Некоторые кажутся окутанными пылью, другие же открыты, и их легко увидеть.

Единая модель предполагает, что вокруг любой черной дыры есть пыльная структура в форме пончика (нам понятнее сравнение с бубликом), называемая тор (torus). В зависимости от ориентации этих «пончиков» в пространстве, черные дыры приобретают различный облик. Например, если "бублик" расположен так, что мы видим его край, то черная дыра нам не видна. Если наблюдатель смотрит на пончик сверху или снизу, то он четко видит черную дыру.

Неожиданные данные телескопа WISE

Однако новые результаты WISE данную теорию не подтвердили. Исследователи обнаружили доказательства, что есть и другие факторы, помогающие в некоторых случаях выяснить, видима черная дыра или она скрыта от наблюдателя. Команда их еще не определила, однако, результаты показали, что у единой модели на все вопросы ответов нет.

Открытие выявило неизвестное до этого свойство активных черных дыр, "но все же детали остаются пока загадкой, - сказал Лин Ян (Центр Инфракрасный обработки и анализа НАСА, IPAC, Калифорнийский технологический институт, Пасадена). - Мы надеемся, что наша работа вдохновит будущие исследования лучше понять эти удивительные объекты".

Ян - соавтор исследования, вышедшего в Astrophysical Journal. Ведущий автор - Эмилио Доносо (Instituto de Ciencias Astronómicas), который работал с Яном в IPAC. а затем переехал в Аргентину. Исследование создано также в соавторстве Дэниелом Стерном (Лаборатория реактивного движения NASA, Пасадена, Калифорния) и Роберто Ассефе (Универсидада Диего Порталеса, Чили - бывший JPL).

В сердце каждой галактики есть крупная черная дыра, но одни из них скрыты за пылью, а другие открыты взгляду наблюдателя Фото: NASA/JPL-Caltech

Астрономы провели исследование активных сверхмассивных черных дыр или активных ядер галактик, пожирающих окружающий газ - топливо их роста. С помощью компьютеров ученые сумели выделить из данных WISE более 170 000 активных сверхмассивных черных дыр. Затем они вычислили степень объединения скоплений галактик со скрытыми черными дырами и с открытыми.

Если единая модель верна, а скрытые черные дыры просто прятались от нашего взгляда за "бубликами", то они должны были бы группироваться так же, как открытые. Согласно теории, "пончики" имеют случайную ориентацию, следовательно, черные дыры должны тоже распределяться беспорядочно.

Группировка галактик

Но WISE обнаружил нечто совершенно неожиданное: галактики, в которых черные дыры скрыты, собираются в группы чаще, чем те, где они открыты. Если эти данные подтвердятся, ученым придется пересматривать единую модель и придумывать новые объяснения, почему ряд черных дыр кажется скрытыми.

Еще один способ понять результаты WISE включает темную материю вселенной - невидимое вещество, которое доминирует над любой материей: звезд, планет и людей. Каждая галактика находится в центре гало темной материи. Большие ореолы имеют большую силу тяжести и поэтому притягивают с себе другие галактики.

Так как WISE обнаружил, что скрытые черные дыры сгруппированы чаще остальных, исследователи знают, что они находятся в галактиках с большими гало темной материи. Хотя сами ореолы не прячут черные дыры, они могут подсказывать, что происходит. "Единая теория была предложена, чтобы объяснить сложность того, что видели астрономы, - отметил Стерн. - Кажется, простая модель оказалась слишком проста".

Источник:  jpl.nasa.gov