О связи шаровых скоплений с черной дырой в центре галактики

[ESmirnov]

При исследовании 13 галактик группа астрофизиков из Института внеземной физики им. Макса Планка (Германия) и Института перспективных исследований (США) обнаружила, что общее число входящих в них шаровых звёздных скоплений соотносится с массой центральной сверхмассивной чёрной дыры.
«Учёные уже давно занимаются поиском всевозможных закономерностей развития галактик и пытаются связать наблюдаемые параметры с массой чёрной дыры, — говорит один из авторов работы Андреас Буркерт (Andreas Burkert). — А мы рассматривали такие характеристики, которые, казалось, не могут иметь к ней никакого отношения». Шаровые скопления обычно располагаются в гало галактики на значительном удалении от центральной области, вследствие чего они и не привлекали внимания других исследователей.
В число отобранных объектов со сравнительно точно определённой массой чёрной дыры и известным количеством шаровых скоплений вошли эллиптические и линзовидные галактики, а также спиральные галактики раннего типа. Полученное по результатам обработки данных выражение, которое объединяет упомянутые параметры, выглядит так:

lg(Mчд/МС) = (8,11 ± 0,04) + (1,11 ± 0,04)*lg(N/500),

где Mчд — масса чёрной дыры, МС — масса Солнца, N — общее число скоплений. При введении среднего значения массы шарового звёздного скопления зависимость принимает другой, более простой вид:

Mчд = 1,3*105*МС*N*1,11 ± 0,04.

Иными словами, масса центральной чёрной дыры примерно равняется общей массе всех шаровых скоплений галактики.
Эта связь сохраняется при рассмотрении объектов разных размеров: выражение корректно описывает характеристики и галактики М87 с огромной чёрной дырой массой в 6 миллиардов солнечных и 15 000 шаровых скоплений, и более скромной галактики NGC 1316, число скоплений в которой доходит до 1 200, а чёрная дыра имеет массу в 150 миллионов солнечных. В случае Млечного Пути зависимость нарушается, поскольку наша галактика по своему типу не соответствует рассмотренным. Масса чёрной дыры в её центре оценивается «всего» в 4 млн солнечных, но при этом она содержит довольно много — около 160 — скоплений.
По мнению авторов, обнаруженная корреляция отражает последствия столкновений галактик, при которых газ попадает в чёрную дыру, увеличивая её массу. Как показывают наблюдения галактик NGC 4038 и NGC 4039 в созвездии Ворона, такого рода взаимодействия способствуют формированию шаровых скоплений.
Джеремайя Острикер (Jeremiah Ostriker), астроном из Принстонского университета, не принимавший участия в работе, предлагает свою трактовку её результатов. При движении скоплений вокруг центра галактики, рассказывает учёный, они проходят сквозь тёмную материю и замедляются в процессе динамического трения. В результате этого скопления попадают в центральную чёрную дыру; следовательно, чем больше их было в некоторый начальный момент времени, тем большее их число уничтожается, и тем массивнее должна быть дыра.
Препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.
http://science.compulenta.ru/534021/