Многие галактики содержат в своих центральных областях исполинские черные дыры. Наша собственая галактика, Млечный Путь, тоже обладает такой дырой, причем ее масса по космическим масштабам довольно скромна – чуть больше четырех миллионов солнечных масс. Сейчас известны внутригалактические черные дыры примерно в тысячу раз тяжелее.

Галактики, как и все космические объекты, меняются со временем. В частности, они могут увеличивать размеры и массу, поглощая рассеянный в космосе газ или даже сливаясь друг с другом. Астрономы уже давно предполагали, что в ходе этих процессов подрастают и черные дыры. Такая гипотеза выглядит очень правдоподобной, однако некоторые специалисты считают, что пока она недостаточно подтверждена наблюдениями. Теперь профессор Техасского университете в Остине Джон Корменди [John Kormendy] и его немецкий коллега из Института внеземной физики им. Макса Планка Ральф Бендер [Ralf Bender] собрали и опубликовали новые данные в ее поддержку. Их работа на этой неделе появилась в Astrophysical Journal Letters.

Авторов статьи интересовали звездные скопления вполне определенного типа. Галактики в первом приближении делятся в соответствии со своими геометричесими очертаниями на три семейства – спиральные, эллиптические и неправильные. Эту классификацию в середине 30-х годов прошлого века предложил классик американской астрономии Эдвин Хаббл, тот самый, в честь которого назван знаменитый космический телескоп. Она оказалась очень удачной, поскольку отражает не только внешнюю форму галактик, но и свойства входящих в них звезд.

Источник Эллиптические галактики почти всегда состоит из очень старых светил. Правда, их столкновения могут иногда приводить к рождению юных звезд, но такое случается редко. Галактики неправильной формы дают обратный пример – основной вклад в их излучение вносят сравнительно молодые звезды, заметно уступающие по возрасту нашему Солнцу. Типичная спиральная галактика содержит звезды всех возрастов – именно таков и Млечный Путь. Стоит отметить, что возраст всех звездных скоплений за редкими исключениеми примерно одинаков, он превышает 10 миллиардов лет.

Самые крупные из известных науке галактик имеют эллиптическую форму и содержат порядка триллиона звезд. Принято считать, что эти сверхгиганты, как правило, рождаются в ходе объединения галактик меньшей массы, которые уже несут в своих ядрах черные дыры. В ходе галактического столкновения дыры сближаются и начинают вращаться вокруг общего центра тяжести. При этом они излучают гравитационные волны, теряют энергию и в конце концов полностью сливаются. Однако это очень длительный процесс, его протяженность может сильно превышать нынешний возраст Вселенной.

Эта модель позволяет сделать вполне конкретное предсказание относительно распределения звезд вблизи галактического центра. Пара обращающихся вокруг друг друга черных дыр должна создавать гравитационые возмущения, которые выталкивают звезды на периферию галактики. Напротив, если в ядре галактики имеется только одна дыра, звезды должны к ней притягиваться и мигрировать в ее направлении. В первом случае блеск центральной зоны галактики будет падать, во втором – возрастать. Отсюда следует, что самые масссивные эллиптические галактики обязаны иметь более тусклые центры, нежели такие же галактики меньшей массы.

Важно, что в данном случае дело не ограничивается теоретическими рассуждениями. Астрономы заметили именно такую тенденцию еще в 80-е годы посредством наблюдений, проведенных на наземных телескопах. В следующем десятилетии ее удалось подтвердить с помощью аппаратуры Космического телескопа Хаббл. Однако в те годы ученые не смогли убедительно выявить численное соответствие между величиной черных дыр, скрывающихся в ядрах сверхгигантских эллиптических галактик, и относительным дефицитом звезд в их центральных зонах.

Корменди и Бендер полагают, что им удалось заполнить этот пробел с помощью новых наблюдений, выполненных как с поверхности Земли, так и из космоса. Они собрали информацию об одиннадцати сверхмассивных эллиптических галактиках, лежащих в скоплении Вирго примерно в 50 миллионах световых лет от Млечного Пути. Обработка этих данных показала, что плотность звезд в галактических центрах и в самом деле снижается вместе с ростом масс внутригалактических черных дыр. Такая корреляция очень убедительно подтверждает теорию, согласно которой самые крупные галактики рождаются в ходе слияния галактик-предшественниц.