Вселенная полна скоплений галактик, но Abell 2261 — особый случай. В галактике в центре скопления, где должна находиться одна из самых больших сверхмассивных черных дыр во Вселенной, астрономы не смогли найти никаких следов такого объекта, сообщает sciencealert.com.
Новый поиск только сделал отсутствие еще более загадочным: если сверхмассивная черная дыра улетела в космос, она должна была оставить следы своего прохождения. Но и в материале, окружающем галактический центр, ничего такого не обнаружили.
Скопления галактик являются крупнейшими известными гравитационно связанными структурами во Вселенной. Как правило, это группы из сотен или тысяч галактик, которые связаны вместе, с одной огромной, аномально яркой галактикой в центре или близко к нему, известной как самая яркая галактика скопления (BCG).
Но даже среди всех BCG выделяется BCG Abell 2261 (точнее — A2261-BCG, расположенная от нас на расстоянии около 2,7 миллиарда световых лет). Она имеет около миллиона световых лет в поперечнике — до 10 раз больше размера галактики Млечный Путь. И у нее есть огромное, пухлое ядро 10 000 световых лет в поперечнике, самое большое галактическое ядро, когда-либо виденное.
Исходя из массы галактики, которая коррелирует с размером черной дыры, в ее ядре должна быть абсолютная масса черной дыры от 3 до 100 миллиардов масс Солнца, что может сделать ее одной из самых больших известных черных дыр (сверхмассивная черная дыра Млечного Пути составляет 4 миллиона солнечных масс).
Но вместо того, чтобы содержать излучение, которое ожидают от активной сверхмассивной черной дыры, когда она перегревает материал вокруг нее, ядро A2261-BCG заполнено рассеянным туманом яркого звездного света. Различные приборы, включая рентгеновскую обсерваторию Чандра, очень большой массив и космический телескоп Хаббла, не смогли обнаружить никаких намеков на черную дыру в центре A2261-BCG.
Теперь команда астрономов во главе с Кайханом Гултекином из Мичиганского университета в Анн-Арборе вернулась к исследованиям на Чандре для проведения ряда более глубоких наблюдений, основанных на гипотезе о том, что сверхмассивная черная дыра была выброшена.
Это не такая уж дикая идея. Ожидается, что BCG будут расти, когда происходит слияние с другими галактиками. Когда это произойдет, сверхмассивные черные дыры в центре этих сливающихся галактик также сольются, медленно вращаясь по спирали навстречу друг другу, прежде чем собраться вместе, чтобы стать одной большой черной дырой.
Теперь мы знаем, благодаря гравитационно-волновой астрономии, что слияние сверхмассивных черных дыр посылает гравитационные волны, пульсирующие в пространстве-времени. Вполне возможно, что если бы гравитационные волны были сильнее в одном направлении, то гравитационная отдача могла бы оттолкнуть объединенную черную дыру в противоположном направлении. Найти доказательства этого явления было бы удивительно. Во-первых, отдача от слияния черных дыр еще не обнаружена, а значит, она все еще гипотетична. Но мы также не знаем наверняка, могут ли сверхмассивные черные дыры действительно сливаться друг с другом.
Было несколько подсказок, предполагающих, что такое слияние могло произойти в самом сердце A2261-BCG. Во-первых, размер ядра. В 2012 году ученые предположили, что две сливающиеся черные дыры могли выбросить из ядра целую кучу звезд, раздув область. Это также объясняет, почему самая плотная концентрация звезд находится на расстоянии 2000 световых лет от ядра.
Команда ученых обнаружила, что плотность горячего газа уменьшается по мере приближения к центру, поэтому самая высокая плотность газа находится не в середине ядра, а вокруг него. Но ни в одном из исследованных ими участков не было обнаружено никаких признаков рентгеновского излучения, связанного с активностью черных дыр.
Поскольку черные дыры сами по себе не испускают заметного излучения, и мы обычно можем обнаружить их только тогда, когда они питаются, вполне возможно, что в центре A2261-BCG есть черная дыра. Если и есть, то это либо неподвижная, либо растущая материя слишком медленно, чтобы ее могли обнаружить наши современные приборы.
Другое объяснение состоит в том, что черная дыра была отброшена гораздо дальше, чем смотрели ученые. Более чувствительные приборы в будущем могли бы помочь ответить на этот увлекательный вопрос.