Черные дыры не всегда скрываются там, где их ищут: что выяснили ученые

Некоторые галактики могут казаться лишенными центральной массивной чёрной дыры, хотя на самом деле такой объект находится далеко от их центра. Новое исследование показало, как столкновения галактик влияют на расположение чёрных дыр и почему часть из них миллиарды лет не возвращается в центральные области.

О результатах исследования пишет редакция Новини.LIVE со ссылкой на The Daily Galaxy.

Почему черные дыры остаются вдали от центров галактик

Массивные чёрные дыры обычно располагаются вблизи галактических центров, однако после слияния двух галактик ситуация может измениться. Меньшая галактика приносит с собой собственную чёрную дыру, которая не обязательно сразу оказывается в центре новообразованной системы.

Постепенно гравитационное взаимодействие с окружающей материей уменьшает энергию её орбитального движения. Этот процесс называют динамическим трением. Однако в галактиках с небольшой массой материи может быть недостаточно для быстрого перемещения чёрной дыры к центру.

В результате такие объекты способны оставаться на удаленных орбитах в течение миллиардов лет. При этом они не обязательно покидают свои галактики, а продолжают двигаться внутри них.

Это явление исследовали Эмма Джейн Веллер и Приямвада Натараджан из Йельского университета совместно с Колином Берком из Университета Северного Техаса. Учёные использовали космологическую симуляцию ASTRID, охватывающую примерно 12,6 миллиарда лет развития Вселенной.

В рамках исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal Letters, команда проанализировала галактики со звездной массой от 10 миллионов до одного триллиона масс Солнца. Странствующими считались чёрные дыры, расположенные за пределами радиуса, внутри которого сосредоточена половина звёздной массы галактики.

Моделирование показало, что со временем доля маломассивных галактик с центральными черными дырами уменьшалась, тогда как количество систем с удаленными черными дырами увеличивалось. Это означает, что отсутствие такого объекта в центре еще не свидетельствует об его отсутствии в самой галактике.

Что блуждающие чёрные дыры могут рассказать о ранней Вселенной

Расположение чёрных дыр может помочь астрономам выяснить, как возникли первые сверхмассивные чёрные дыры. В настоящее время исследователи рассматривают два основных сценария их первоначального формирования.

Согласно первому, первоначальные чёрные дыры образовывались после коллапса древнейших звёзд и имели массу примерно в 100 раз превышающую солнечную. Второй сценарий предполагает непосредственное гравитационное сжатие первоначальных газовых облаков, в результате чего могли возникать значительно более массивные зародыши — от 10 тысяч до миллиона масс Солнца.

В крупных галактиках дальнейший рост и слияние чёрных дыр могут скрыть различия между этими сценариями. Зато небольшие галактики способны лучше сохранять следы ранних этапов их формирования.

Исследователи выяснили, что учет только начальных чёрных дыр с массой свыше 100 тысяч солнечных существенно уменьшает долю маломассивных галактик, содержащих такие объекты.

В то же время симуляция ASTRID имеет ограничения: начальные чёрные дыры в ней имеют массу от 44 тысяч до 440 тысяч масс Солнца. Поэтому моделирование пока не позволяет определить, какой из двух сценариев объясняет происхождение первых сверхмассивных чёрных дыр.

О сложности их поиска свидетельствуют и предыдущие наблюдения. В исследовании 2025 года, охватившем 1606 галактик, астрономы установили, что центральные массивные чёрные дыры встречаются реже по мере уменьшения массы галактики. По оценкам, лишь примерно треть карликовых галактик со звездной массой от 100 миллионов до одного миллиарда солнечных масс имеет центральную массивную черную дыру.

Однако новое моделирование указывает на возможное объяснение: часть таких объектов может находиться не в центре, а на удаленных орбитах. Особенно это касается современных маломассивных галактик, в которых продолжается звездообразование.

Найти "странствующие" чёрные дыры непросто. Для этого астрономы могут использовать глубокие рентгеновские наблюдения, оптическую и инфракрасную спектроскопию, а также радионаблюдения.

Другим способом обнаружения могут стать яркие вспышки, возникающие, когда черная дыра разрушает звезду, оказавшуюся слишком близко к ней.

Ранее Новини.LIVE писали, что космическая обсерватория Euclid, главной задачей которой является изучение тёмной материи и тёмной энергии, помогла астрономам открыть новую комету. Находка оказалась неожиданной, ведь объект расположен в отдаленной области Солнечной системы, где особенности работы телескопа затрудняют его обнаружение.

Также Новини.LIVE сообщали, что ядерный взрыв рядом с астероидом способен не просто отклонить его от первоначальной траектории, но и вызвать масштабное разрушение. Американские исследователи воспроизвели такой сценарий в трехмерной модели и установили, что при определенных обстоятельствах космическое тело может почти полностью распасться на обломки.