Астрофизик Джозеф Саймон из Университета Колорадо в Боулдере создал новую модель для предсказания масс самых больших черных дыр в ранней Вселенной. Оказалось, что такие черные дыры, находящиеся в составе далеких двойных систем, намного больше, чем предполагали предыдущие модели. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
Узнайте больше в полной версии ➞Сверхмассивные черные дыры находятся в центре каждой галактики в локальной вселенной, при этом их массы тесно связаны с характеристиками родительских галактик, что подразумевает тесную эволюционную историю. Ожидается, что популяция двойных сверхмассивных черных дыр, которые образуются после слияния галактик, будет создавать фон гравитационных волн. Такие гравитационные волны обнаруживаются с помощью наблюдения миллисекундных пульсаров, поскольку прохождение волны через Землю вносит возмущение в регистрируемую частоту вращения пульсара.
В настоящее время наблюдения миллисекундных пульсаров уже получают первые намеки на существование фона гравитационных волн, чья амплитуда приближается в верхней границе, предсказываемой моделями. Это может указывать на то, что существующие модели недооценивают массы сверхмассивных черных дыр.
Модели, предсказывающие массы двойных сверхмассивных черных дыр, могут быть построены на основе наблюдений за галактиками и использованы для определения источника гравитационных волн. Однако такие модели не являются совершенно точными, поскольку имеется неопределенность в том, как масса сверхмассивной черной дыры связана с наблюдаемыми свойствами галактик.
Джозеф Саймон построил новую модель массы сверхмассивной черной дыры, которая учитывает не звездную массу галактик, а их скорости. Он проанализировал данные о сотнях тысяч галактик возрастом несколько миллиардов лет. Астрофизик обнаружил, что результирующая популяция двойных сверхмассивных черных дыр в далеких слившихся галактиках содержит более массивные системы, чем предсказывали предыдущие модели. Иными словами, галактики, удаленные более чем на пять миллиардов лет, содержат черные дыры с массами 10 миллиардов Солнц. Ранее предполагалось, что такие массы характерны для более близких (или более современных) областей Вселенной.
Результаты исследования дополняют растущее число доказательств, что в ранней Вселенной существовали массивные галактики с массивными черными дырами, которым могло понадобиться гораздо меньше времени на формирование, чем считалось ранее.