Segue 1 – крихітна, майже непомітна карликова галактика, що обертається поблизу Чумацького Шляху. Вона містить лише кілька десятків зірок, занадто мало, щоб утворити достатню гравітаційну силу для стабільного існування. Довгі роки астрономи вважали, що такі галактики утримуються завдяки впливу темної матері, загадкової субстанції, яка становить більшу частину маси Всесвіту, але не випромінює світла.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Однак нещодавні дослідження вчених з Техаського університету в Остіні та Техаського університету в Сан-Антоніо ставлять це припущення під сумнів. Замість темної матерії головну роль у стабільності Segue 1 може відігравати гігантська чорна діра, чия гравітація утримує зірки всередині цієї крихітної системи.
«Наша робота може повністю змінити підхід до моделювання карликових галактик і зоряних скупчень, адже ми пропонуємо враховувати присутність надмасивних чорних дір, а не лише гало темної матерії», – зазначив Натаніель Лухан, аспірант Університету Техасу в Сан-Антоніо, який керував дослідженням.
Результати цієї роботи, опубліковані в журналі The Astrophysical Journal Letters, стали підсумком навчального курсу, створеного спільно двома університетами. Його викладали астрофізики Карл Гебхардт з Техаського університету в Остіні та Річард Анантуа з Техаського університету в Сан-Антоніо. Під час курсу студенти отримали унікальну можливість застосувати сучасні обчислювальні методи для дослідження гравітаційних процесів у галактиках.
«Ми створили цей курс, щоб розвинути співпрацю між нашими університетами», – пояснив Гебхардт. «Спочатку це був лише навчальний проєкт із моделювання гравітаційної динаміки в межах Segue 1. Те, що він перетворився на реальне наукове відкриття, це свідчення наполегливості та таланту наших студентів».
Команда використовувала потужні суперкомп’ютери Техаського центру передових обчислень UT Austin для створення сотень тисяч моделей, що відображали можливі сценарії руху зірок у Segue 1. У цих моделях варіювали параметри: масу чорної діри, кількість темної матерії та інші фізичні фактори, щоб знайти той варіант, який найточніше збігався зі спостереженнями, отриманими за допомогою обсерваторії W.M. Keck.
«Нейт прийшов на перший факультатив із астрономії з чудовою дисципліною та жагучим інтересом до нових методів», – розповів Анантуа. «Саме ці риси були необхідні для такого складного проєкту, який поєднав обчислювальні моделі з глибоким розумінням гравітаційної фізики в околицях чорних дір».
Спершу студенти визначили, які зірки перебувають під гравітаційним впливом Segue 1. Ця галактика розташована лише за 75 тисяч світлових років від Чумацького Шляху, тобто є одним із його найближчих супутників. Через це потужна гравітація нашої галактики «витягує» із Segue 1 окремі зірки, явище, яке називають приливним зриванням.
Такі зірки поступово залишають галактику, створюючи дифузний потік навколо неї. Дослідники виміряли щільність зірок на периферії Segue 1 та у центральній частині, аби відокремити ті, що залишаються під її власним гравітаційним впливом.
Після цього команда побудувала карту швидкостей і напрямків руху цих зірок. Результати виявили чітку закономірність: зорі поблизу центру галактики рухалися з високою швидкістю по компактних орбітах: типовий підпис чорної діри. Моделі, що передбачали наявність великої кількості темної матерії або її комбінацію з чорною дірою, не узгоджувалися з даними спостережень.
Особливо вражаючим стало те, що виявлена чорна діра виявилася надзвичайно масивною, приблизно у 450 тисяч разів важчою за Сонце. Для порівняння, це в десять разів перевищує загальну масу всіх зірок у самій Segue 1. Зазвичай у галактиках маса чорної діри менша або співмірна з масою зірок, тому це відкриття стало справжньою науковою загадкою.
«Існує відомий зв’язок між масою чорної діри та масою галактики, у якій вона розташована. Але чорна діра в Segue 1 набагато більша, ніж очікувалося», – зазначив Гебхардт. «Якщо подібне співвідношення мас є типовим для карликових галактик, доведеться переглянути наше розуміння їхньої еволюції».
Науковці розглядають кілька можливих сценаріїв розвитку Segue 1. Один із них передбачає, що колись це була більша галактика з більшою кількістю зірок, але з часом Чумацький Шлях своєю гравітацією «вкрав» більшість із них.
Інше припущення полягає в тому, що Segue 1 може належати до нового типу галактик, відомих як «маленькі червоні крапки». Ці системи, ймовірно, формуються з надмасивними чорними дірами та мінімальною кількістю зірок. Раніше подібні об’єкти спостерігали лише у віддалених регіонах Всесвіту, але Segue 1 дозволяє астрономам досліджувати такі процеси набагато ближче до дому.
&pp=ygUOU2VndWUgMSBnYWxheHnSBwkJBwoBhyohjO8%3D
Незалежно від її походження, ця крихітна галактика стала важливим викликом для сучасних уявлень про формування й розвиток карликових галактик. І, як показує приклад Segue 1, навіть найменші структури у Всесвіті можуть приховувати по-справжньому великі та несподівані відкриття.
Читайте також:
- Вчені вперше отримали знімок двох чорних дір, що обертаються одна навколо одної
- Астрономи відкрили рідкісну мандрівну чорну діру, що поглинає космічну матерію