Моя жизнь в астрономии

Далее, мы составили специальную программу наблюдений для 6‑метрового телескопа САО РАН по изучению кривых вращения галактик с надежно измеренными массами центральных сверхмассивных черных дыр. Нам было выделено наблюдательное время на 6‑метровом телескопе, и реализация этой программы началась с 2006 года. Эта наблюдательная программа велась совместно с профессором В. Л. Афанасьевым, сотрудником САО. В. Л. Афанасьев – великолепный астроном-наблюдатель и экспериментатор. По его разработкам в САО были созданы специальные приемные устройства для 6‑метрового телескопа. Он лауреат Государственных премий СССР и РФ. В 2010 году мы опубликовали первую часть результатов нашей наблюдательной программы по изучению кривых вращения галактик с известными массами центральных сверхмассивных черных дыр. Статья опубликована в «Астрономическом журнале», авторы: А. М. Черепащук, В. Л. Афанасьев, А. В. Засов, И. Ю. Катков. Другая статья, под названием «Сверхмассивные черные дыры и кинематика галактик» (авторы: А. В. Засов, А. М. Черепащук, И. Ю. Катков), также опубликована в «Астрономическом журнале» в 2011 году.

В этой статье мы привели результаты интерпретации наших наблюдательных данных с привлечением данных по кривым вращения галактик, опубликованных в научной литературе. Подтвержден вывод о том, что корреляция между массой сверхмассивной черной дыры и массой галактического гало, состоящего из темной материи, хотя и существует, но является значительно менее четкой, чем та, которая была найдена в работе М. Баеса с соавторами. Это свидетельствует о том, что связь между темной материей гало Галактики и процессом формирования сверхмассивной черной дыры является весьма опосредованной. Найдена хорошая корреляция между массой сверхмассивной черной дыры и скоростью вращения галактики на расстоянии ~ 1 килопарсека от ее центра, характеризующей корень квадратный из средней плотности центральных областей галактики. Новым результатом является вывод о том, что корреляция между массой центральной сверхмассивной черной дыры и полной массой галактики (барионная плюс темная материя), заключенной в объеме, соответствующем границам видимости галактики в оптическом диапазоне, является более тесной, чем корреляция с предельной скоростью вращения галактики. Оказалось, что массы массивных звездных скоплений, открытых в центрах ряда галактик, также коррелируют с массой галактики, заключенной в объеме ее видимости в оптическом диапазоне. Все это дало нам основания заключить, что рост массы сверхмассивной черной дыры в галактике происходит при формировании «классического» балджа галактики за короткое время (менее 10⁹ лет) в процессе монолитного коллапса газа центральной части протогалактики. Центральные массивные звездные скопления формируются на другой шкале времени, и их масса растет длительное время после того, когда сверхмассивная черная дыра уже сформировалась и прекратила рост своей массы.

В нашей работе (Засов А. В., Черепащук А. М. Астрономический журнал. 2013. Т. 90. С. 871) связь между центральными сверхмассивными черными дырами и звездными скоплениями с кинематикой и цветом родительской галактики изучена более детально. В частности, показано, что масса центрального звездного скопления теснее, чем масса сверхмассивной черной дыры, коррелирует с кинематическими параметрами и массой галактического диска, а также с полной массой галактики. Сделан вывод о том, что галактики S0-Sb со слабым звездообразованием (обладающие «красным» цветом) обладают более массивными центральными черными дырами. Этот вывод хорошо согласуется со сценарием, в котором разделение галактик на две последовательности («голубая» и «красная») является результатом значительной потери газа галактикой на стадии высокой активности ее ядра (сверхкритический режим аккреции газа на центральную сверхмассивную черную дыру) при наличии массивной центральной черной дыры с M > 10⁶ ÷ 10⁷ M_☉. Соответствующее выметание газа из галактики, обусловленное активностью ее ядра, не должно приводить к разрушению центрального звездного скопления. Общий вывод нашей работы заключается в том, что сверхмассивные черные дыры и центральные звездные скопления в ядрах галактик образуются разными механизмами.

Следует особо отметить, что к настоящему времени открыто множество квазаров и галактик с огромными красными смещениями z = 6 ÷ 8. Собственный возраст этих объектов менее миллиарда лет, а в отдельных случаях этот возраст составляет всего примерно 300–500 миллионов лет. При этом массы центральных сверхмассивных черных дыр лежат в пределах 10⁸ ÷ 10¹⁰ солнечных масс. Как смогли сформироваться такие массивные черные дыры за столь короткое время? В связи с этим ряд исследователей обсуждают вопрос о том, что первично в процессе формирования галактики на ранних стадиях эволюции Вселенной: образование галактики и затем – центральной черной дыры или же, наоборот, сначала образуется черная дыра, которая затем «натягивает» на себя барионную материю, из которой формируются звезды галактики.