Ученые выяснили, как сверхмассивные черные дыры стали такими тяжелыми

Астрономы десятилетиями ломали голову над тем, как сверхмассивным черным дырам в центрах галактик удается стать монстрами, в миллионы и миллиарды раз превышающими массу Солнца, и теперь как никогда близко подобрались к ответу.

Группа ученых из США, Китая, Германии и Голландии получила полную картину роста черных дыр за последние 12 миллиардов лет, начиная с «детства» Вселенной, когда ей было около 1,8 миллиарда лет.

В процессе аккреции, то есть поглощения холодного газа из галактик, в которых они находятся, от черных дыр исходит сильное рентгеновское излучение. Ученые измерили его с помощью данных с трех мощнейших рентгеновских установок, когда-либо запущенных в космос, которые копились более 20 лет. Выборка получилась широчайшая: 1,3 миллиона галактик и более 8 тысяч черных дыр, которые быстро растут.

Другой способ роста — столкновение двух черных дыр, из-за которого они сливаются в еще более массивную. Чтобы проследить рост за счет слияний, исследователи применили набор суперкомпьютерных симуляций IllustrisTNG. Они позволяют смоделировать, как галактики менялись на протяжении всей истории Вселенной.

После объединения этих данных оказалось, что в росте черных дыр преобладала аккреция, но и слияния тоже вносили заметный вклад, особенно в последние 5 миллиардов лет. При этом сверхмассивные черные дыры росли гораздо быстрее, когда Вселенная была моложе, вне зависимости от их массы. За последние 7 миллиардов лет количество сверхмассивных черных дыр почти перестало меняться.

Что касается центра нашей Галактики, выяснилось, что черная дыра в центре Млечного Пути, скорее всего, выросла относительно поздно по космическим меркам.