Прояснён механизм увеличения массы чёрных дыр в центрах галактик

Астрофизики из Калифорнийского университета в Беркли (США) провели моделирование перемещения газа в галактике и выяснили, какие процессы способствуют его движению в направлении растущей чёрной дыры.

Принято считать, что центральные области многих галактик заняты сверхмассивными чёрными дырами, масса которых увеличивается с притоком газа. Это же вещество, однако, может расходоваться на формирование звёзд; следовательно, некий процесс, направляющий поток газа к центру системы, должен одновременно снижать интенсивность звездообразования.

На значительных расстояниях роль такого механизма играют возмущения, вызванные столкновениями с другими галактиками, и газ беспрепятственно приближается на 10–100 пк к чёрной дыре, где её гравитационное воздействие становится весьма ощутимым и подавляет эти возмущения. Здесь возникает проблема: теории не могут объяснить, что заставляет газ преодолевать оставшееся расстояние и сдерживает формирование звёзд. Удовлетворительное описание процесса аккреции даётся лишь на малых расстояниях (менее 0,1 пк от чёрной дыры), что, как видим, оставляет пробел размером в те же 10–100 пк.

В некоторых галактиках, как свидетельствуют наблюдения, вблизи чёрных дыр находятся крупные эллиптические диски, содержащие старые звёзды. Самый известный и хорошо изученный пример такого объекта располагается в галактике Андромеды (М31), удалённой от Млечного Пути «всего» на 2,5 млн световых лет. Учёные пока не установили точные причины образования подобных дисков и не выяснили, насколько часто они встречаются.

Авторам рассматриваемой работы удалось связать две описанные выше проблемы друг с другом и найти возможное решение. Моделируя движение газа, они обнаружили, что образующиеся звёзды естественным путём формируют эллиптические диски, которые затем взаимодействуют с потоками газа и способствуют их продвижению вглубь галактики. Многие расчётные характеристики дисков прекрасно соответствовали параметрам структуры, наблюдаемой в галактике М31.

«Привлекательность этой модели заключается в том, что она даёт корректное объяснение перемещений газа в большом диапазоне расстояний», — комментирует коллега авторов Скотт Тремейн (Scott Tremaine) из Института перспективных исследований (США).

Полная версия отчёта опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам: science.compulenta.ru