Астрономы из Йельского университета и Университета Северного Техаса изучили чёрные дыры, которые не связаны с галактиками и миллиарды лет перемещаются по Вселенной. Учёные предположили, что часть таких объектов могла возникнуть в центрах галактик как сверхмассивные чёрные дыры, а затем покинуть их из-за слияний галактик. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Исследованием руководила аспирантка Йельского университета по астрономии Эмма Джейн Уэллер. В работе также участвовали профессор физики и заведующая кафедрой астрономии Йеля Приямвада Натараджан и постдокторант Йеля и Университета Северного Техаса Колин Дж. Бёрк. Натараджан, кроме того, является главным исследователем инициативы по изучению чёрных дыр Гарвардского университета.
Для анализа специалисты использовали высокоточное космологическое моделирование ASTRID, которое воспроизводит развитие Вселенной от ранних этапов до современности с учётом звёзд, газа, тёмной материи и чёрных дыр. В расчётах рассматривались галактики со звёздной массой от 10 миллионов до 1 триллиона масс Солнца. Их эволюцию проследили примерно за 12,6 миллиарда лет.
Особенность ASTRID заключается в том, что модель не помещает чёрные дыры автоматически в центры галактик. Она рассчитывает гравитационное воздействие окружающей материи, из-за которого объекты могут перемещаться к галактическим ядрам. Это позволило отделить устойчивые центральные чёрные дыры от странствующих, причём процесс формирования последних оказался заметнее в маломассивных галактиках с более слабым притяжением.
«Наши результаты показывают, что для понимания происхождения и динамики массивных чёрных дыр, а также истории их галактик-хозяев необходимо учитывать не только центральные, но и странствующие чёрные дыры», — сказала Уэллер. Моделирование также показало, что маломассивные галактики способны сохранять сведения о первоначальных «зародышах» чёрных дыр даже после миллиардов лет слияний. В галактиках, прекративших образование новых звёзд, центральные чёрные дыры встречались чаще, тогда как в продолжающих звездообразование системах чаще обнаруживались странствующие объекты.
Учёные считают, что нынешнее положение чёрной дыры может отражать историю её галактики. «Что особенно интересно в наших результатах, так это то, что чёрные дыры, похоже, помнят не только обстоятельства своего рождения. Их нынешнее расположение несёт отпечаток всего, что происходило с галактиками-хозяевами. Разделяя чёрные дыры в центрах галактик и странствующие объекты, мы можем начать различать эти две истории. Возможно, одни из самых информативных чёрных дыр во Вселенной — это те, которые покинули свои галактики», — отметила Натараджан. По данным ScienceXXI.com, дальнейшее изучение таких объектов может объединить рентгеновские наблюдения, оптическую и инфракрасную спектроскопию, радиоастрономию и регистрацию вспышек, возникающих при поглощении чёрными дырами звёзд.