В начале были дыры: О происхождении галактик
Открытие сделано, казалось бы, из косвенных данных: ученые обнаружили уже четыре галактики, относящиеся к самым ранним годам существования Вселенной, в которых не соблюдается известная корреляция между массой самой галактики и массой сверхмассивной черной дыры в центре. Самое разумное объяснение этому — что черные дыры были прежде, чем галактики постепенно «наросли» вокруг них.
В последние годы распространилось мнение о том, что дыры и их галактики росли в постоянном взаимодействии: по мере накопления галактикой массы дыры могли всасывать все больше материи, увеличиваясь сами и, в свою очередь, притягивая к галактике все больше материи. Чем больше становится дыра, тем мощнее излучают ее окрестности, где материя, падая в ее недра, закручивается, ускоряется и раскаляется. Ее излучение, с одной стороны, стимулирует рождение в галактике звезд, а с другой не дает ему чересчур активизироваться, подогревая межзвездные газ и пыль. Рост и развитие галактики и ее дыры идут как бы в «тандеме».
Это примерное описание подтверждается и данными, полученными при исследовании соседних с нами галактик. Для них характерно то, что центральные скопления звезд, окружающие саму сверхмассивную черную дыру, весят примерно в 700 раз большее нее (как «взвешивают» такие черные дыры, вы можете прочесть в нашей статье «Вес дыры»). Это соотношение соблюдается для множества известных галактик разных размеров и возрастов.
«Постоянство этого отношения, — поясняет астроном Доминик Ричерс (Dominik Riechers), — показывает, что дыра и центральное скопление взаимно влияют друг на друга. Но все-таки неясно, что из них первично, и появилась ли сперва дыра, или скопление звезд, а может — они образовались одновременно, и с тех пор поддерживают стабильное соотношение своих масс».
Ну а способ заглянуть в самые первые годы существования мироздания известен: посмотреть как можно дальше, в те области, свет откуда идет долгие миллиарды лет, к самым удаленным от нас галактикам. Понятно, что наблюдать такие объекты непросто, но квазары даже на этом удалении увидеть легче, чем звезды. Квазары нередко связаны со сверхмассивными черными дырами (подробнее читайте: «Квазаровые сердца галактик») и представляют собой объекты с очень высокой светимостью и малыми размерами — они могут относиться и к тому газопылевому облаку материи, которое падает в глубины черной дыры. В падении материя так раскаляется, что начинает очень мощно излучать, и увидеть этот свет проще, чем свет самых ярких звезд.
К сожалению, есть у этого явления и обратная сторона: квазары слишком ярки, они «затмевают» сами звезды, а значит, позволяют наблюдать сверхмассивную черную дыру в центре галактики, но не дают увидеть ее саму! Чтобы преодолеть это затруднение, ученые во главе с Крисом Карилли (Chris Carilli) использовали сразу несколько астрономических инструментов. С помощью радиотелескопа они исследовали квазары, особенно хорошо видимые именно в этой части спектра, а в других частях спектра наблюдали сами звезды далеких галактик.
Выбранные учеными объекты относятся ко времени, когда Вселенной было каких-то 2 млрд лет от роду. И у четырех галактик обнаружилось странное отклонение: отношение массы их черных дыр к массе центрального скопления звезд оказалось всего-то 1/30, а совсем не 1/700 (сами черные дыры, по оценке ученых, во всех 4 галактиках весили около 1 млрд солнц).
Это, по мнению Карилли и его коллег, вполне определенно говорит о том, что черные дыры появились первыми, а галактики вокруг них лишь в течение долгого времени понемногу набрали нужный вес. Но неясным остается, что же останавливает этот рост в какой-то момент.
Еще более загадочным выглядит и вопрос о том, откуда взялись и сами сверхмассивные черные дыры: известны соответствующие квазары, которые появились во Вселенной менее, чем через миллиард лет спустя после Большого Взрыва. Значит, очень уж длительного времени для постепенного формирования у этих гигантов не было. По одной из версий, они образовались из коллапсировавших огромных (в сотни солнц) звезд первых поколений. Но и эти звезды появились не ранее, чем через несколько сотен миллионов лет после образования Вселенной!
Все это оставляет сверхмассивным черным дырам совсем мало времени для роста — а перед учеными ставит еще более сложные вопросы о появлении этих циклопов современной Вселенной, способных, кажется, на всё. Достаточно вспомнить о небывалом зрелище, которое наблюдается сегодня на небе: одна такая дыра неспешно пожирает целую соседнюю галактику. Читайте: «Галактический каннибализм».
По публикации New Scientist Space