Казалось бы, ничем не примечательная карликовая галактика, вращающаяся вокруг нашей Млечного Пути, раскрыла удивительную тайну благодаря работе студентов-астрономов Техасского университета. Изначально это было домашнее задание, но их исследование неожиданно показало, что Segue 1, маленькая галактика всего в 75 000 световых лет от нас, не так проста, как представляется. Она не удерживается в основном благодаря темной материи, как считали ранее ученые, а благодаря массивной, ранее неизвестной сверхмассивной черной дыре.
Черная дыра, гораздо большая, чем ожидалось
В течение многих лет ученые полагали, что гравитация Segue 1 поддерживается обширной гало темной материи – неуловимого вещества, которое не излучает свет и составляет значительную часть Вселенной. Однако работа студентов, опубликованная в The Astrophysical Journal Letters, показывает, что черная дыра с массой, по оценкам, превышающей в 450 000 раз массу нашего Солнца, является основной силой, удерживающей галактику вместе. Это значительное открытие, поскольку масса черной дыры примерно в десять раз больше, чем суммарная масса всех звезд в Segue 1.
Натан Лихуан, аспирант Университета Техаса в Сан-Антонио, сыграл ключевую роль в этом открытии. Он использовал передовые методы компьютерного моделирования, полученные в ходе его курса «Галактическая и гравитационная динамика», чтобы проанализировать поведение галактики.
Как студенты раскрыли правду
Класс, которым руководили профессора Карл Гебхардт (UT Austin) и Ричард Анантуа (UT San Antonio), разделился на группы, чтобы смоделировать различные сценарии для Segue 1. Одна группа в частности сосредоточилась на возможности присутствия черной дыры. Чтобы изолировать гравитационные эффекты Segue 1, студенты сначала удалили звезды, подверженные гравитации Млечного Пути. Затем они изучили скорость и направление оставшихся звезд, обнаружив, что те, что ближе к центру, двигались по быстрым, плотным орбитам, что сильно указывало на присутствие черной дыры. Модели, включающие черную дыру, обеспечивали гораздо лучшее соответствие наблюдаемым движениям звезд Segue 1.
Последствия для понимания галактик
Это открытие поднимает важные вопросы о нашем понимании карликовых галактик и роли черных дыр в ранней Вселенной. Оно предполагает, что сверхмассивные черные дыры могут быть более распространены в маленьких галактиках, чем считалось ранее. Необычная масса черной дыры по отношению к массам звезд в галактике предполагает, что Segue 1 могла быть более крупной галактикой, которая потеряла большую часть газа и перестала формировать звезды из-за взаимодействий с Млечным Путем.
Это открытие также находит отражение в недавних открытиях, сделанных с помощью телескопа «Джеймс Вебб», который идентифицировал «маленькие красные точки» – объекты в ранней Вселенной, которые, по-видимому, являются массивными черными дырами, окруженными лишь несколькими звездами. Некоторые исследователи полагают, что эти объекты могут быть «черными дырами-звездами», гигантскими сферами газа, охватывающими черные дыры.
Это исследование служит мощным напоминанием о том, что свежие идеи могут возникнуть в результате пересмотра имеющихся данных.
В качестве следующего шага Лихуан планирует использовать передовые компьютерные симуляции и искусственный интеллект для исследования других карликовых галактик, которые ранее считались доминирующими по темной материи, потенциально обнаруживая дальнейшие сюрпризы о составе и эволюции нашей Вселенной. Открытие предлагает ценные подсказки относительно того, как галактики, и, возможно, сама Вселенная, развивались – в ландшафте, где массивные черные дыры могут играть более существенную роль, чем предполагалось изначально.
