Найдена ли черная дыра в центре галактики с низкой поверхностной яркостью и без темной материи AGC 114905?

По информации, найденной в Интернете:

AGC 114905 была обнаружена при наблюдении за созвездием Рыб с помощью наземного радиотелескопа VLA. Галактика находится на расстоянии около 250 миллионов световых лет от Земли и представляет собой сферический объект неправильной формы.

Ее звездная масса оказалась примерно в 400 раз меньше аналогичного параметра Млечного Пути, но при этом она занимает столько же места в космосе, сколько галактика Млечный Путь.

В реферате Мансера Пинья (2021 г.) Нет необходимости в темной материи: разрешенная кинематика ультрадиффузной галактики AGC 114905 говорит:

Представляем новую линейку HI (21 см Hydrogen)) интерферометрические наблюдения богатой газом ультрадиффузной галактики AGC 114905, предыдущая работа которой на основе данных с низким разрешением была идентифицирована как выброс барионного соотношения Талли-Фишера. Новые наблюдения с пространственным разрешением примерно в 2,5 раза выше, чем раньше, показывают обычный диск HI, вращающийся со скоростью около 23 км/с. Наши кинематические параметры, восстановленные с помощью надежного метода подгонки трехмерного кинематического моделирования, показывают, что достигается плоская часть кривой вращения. Любопытно, что кривую вращения можно почти полностью объяснить только барионным распределением массы. Мы показываем, что стандартное холодное гало темной материи, которое следует соотношению концентрация-масса гало, не может воспроизвести амплитуду кривой вращения с большим отрывом. Только ореол с чрезвычайно (и, возможно, невыполнимой) низкой концентрацией согласуется с данными. Мы также обнаружили, что кривая вращения AGC 114905 сильно отклоняется от предсказаний модифицированной ньютоновской динамики. Наклонение галактики, которое измеряется независимо от нашего моделирования, остается самой большой неопределенностью в нашем анализе, но связанные с этим ошибки недостаточно велики, чтобы примирить галактику с ожиданиями холодной темной материи или модифицированной ньютоновской динамики».

Как правило, в центре каждой галактики ожидается обнаружение черной дыры — обнаружена ли черная дыра в центре AGC 114905? Одним из способов установления наличия черной дыры в центре галактики является наблюдение за эффектом оптического линзирования электромагнитного излучения источника, расположенного «за» черной дырой. Если в центре галактики нет черной дыры, то я бы предположил, что электромагнитное излучение от источника, расположенного «за» галактикой, пройдет через центр такой галактики без искажений (без наблюдения эффекта гравитационного линзирования) . В частности, я применяю вышеизложенные рассуждения к AGC 114905. Достаточно ли пространственное разрешение, указанное в приведенной выше статье, для обнаружения присутствия каких-либо «ярких»

PS Этот вопрос относительно AGC 114905 имеет некоторую аналогию с выводами, связанными с карликовой галактикой Leo I, согласно следующей статье (ведущий автор — Марио Хосе Бустаманте, выпускник докторской астрономии Техасского университета в Остине) 3 :

«Карликовая галактика Leo I, находящаяся примерно в 820 000 световых лет от Земли, имеет диаметр всего около 2 000 световых лет. До сих пор астрономы считали, что масса галактики примерно в 15–30 миллионов раз превышает массу нашего Солнца. Млечный Путь, который, по оценкам, весит как 1,5 триллиона солнц и чей диск имеет ширину более 100 000 световых лет.

Новое исследование показало, что неожиданно в сердце маленького Льва I находится черная дыра, которая почти такая же большая, как и в сердце всего Млечного Пути. Открытие бросает вызов ожиданиям, поскольку астрономы считали, что гигантские черные дыры образуются в результате столкновений между галактиками и должны соответствовать размеру галактики. В отличие от большинства карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути, Leo I не содержит много темной материи. Исследователи измерили профиль темной материи Leo I, то есть то, как плотность темной материи меняется от внешних краев галактики до ее центра. Они сделали это, измерив ее гравитационное притяжение к звездам: чем быстрее движутся звезды, тем больше материи заключено в их орбитах. В частности, команда хотела узнать, увеличивается ли плотность темной материи по направлению к центру галактики. "

PPS Что касается галактик, не имеющих темной материи, то это карликовая галактика без темной материи NGC 1052-DF4, которая была (похожа на NGC 1052-DF2, которая является карликовой галактикой-спутником эллиптической галактики NGC 1052 в созвездие Кита) первоначально считалось также галактикой-спутником NGC 1052 (как и NGC 1052-DF2), но позже было идентифицировано как расположенное ближе к галактике NGC 1035 (а не к NGC 1052), согласно исследованию, проведенному Мирейей Монтес, сначала потеряла свое содержание темной материи, а теперь находится на последних стадиях разрыва на части 4 .

Я не очень понимаю вопрос — что вы спрашиваете и почему?
@Peter Erwin - Спасибо, я отредактировал свой вопрос - теперь вам ясно, о чем я спрашиваю? Что касается «почему» — мне кажется, что поскольку AGC 114905 «странная», поскольку исследования не обнаружили в ней присутствия темной материи, никакой дополнительной информации — например, наличия (или отсутствия) черной дыры в центр AGC 114905 был бы полезен.
Я думаю, что вопрос "Есть ли черная дыра в AGC 114905?" Я отредактировал заголовок, чтобы отразить мое понимание фактического вопроса. (Заголовки типа «У меня есть вопрос по X» не так уж полезны)
@James K - спасибо, да, а также вопрос, существует ли в настоящее время (или не существует) возможность наблюдать какой-либо «яркий» источник электромагнитного излучения, расположенный «за» центром AGC 114905?

Ответы (1)

Короткий ответ заключается в том, что мы понятия не имеем, есть ли массивная черная дыра в центре этой галактики, и нет реальной надежды выяснить это (в отсутствие возможного обнаружения, например, рентгеновского излучения активного ядра).

Одним из способов установления наличия черной дыры в центре галактики является наблюдение за эффектом оптического линзирования электромагнитного излучения источника, расположенного «за» черной дырой.

Это когда-либо (вроде как) было сделано только для одной черной дыры, той, что находится в центре M87, которую наблюдали с помощью телескопа горизонта событий, и фактическое присутствие этой черной дыры было установлено более чем 20 лет назад с помощью измерений скорость газа и звезд, вращающихся вокруг черной дыры в центре галактики. (Вполне вероятно, что гораздо более близкая ЧД в центре Млечного Пути может быть другим случаем, но анализ наблюдений телескопа «Горизонт событий» все еще продолжается.)

Так что на самом деле это не метод «установления наличия черной дыры в центре галактики».

В любом случае, мы можем показать, что это было бы невозможно для AGC 114905. Есть два общих «эффекта оптического линзирования» для объекта, подобного массивной черной дыре. Первый (который, насколько мне известно, никогда не наблюдался для ЧД) — это линзирование подлинного фонового источника (например, другой галактики). Масштаб эффекта приблизительно соответствует радиусу Эйнштейна объекта линзирования (если объект линзирования находится непосредственно между вами и фоновым источником, тогда результатом будет кольцо Эйнштейна с радиусом = радиусу Эйнштейна). Обратите внимание, что вы можете получить то же самое. общий эффект от чего-то вроде массивного звездного скопления или галактической выпуклости, поэтому фактическая ЧД не требуется, и вам будет трудно выделить эффект, вызванный одной ЧД.

С другой стороны, вы можете надеяться разрешить фотонное кольцо из-за излучения аккреционного диска вокруг ЧД, как это было сделано для M87. На самом деле это происходит из-за ЧД, но требует существования аккреционного диска и намного меньше радиуса Эйнштейна; в физическом выражении это в несколько раз больше радиуса Шварцшильда ЧД.

AGC 114905 находится на расстоянии примерно 76 Мпк. Предположим, что существует экстремальная ЧД с массой 10 7 М (в пять раз больше ЧД в Leo I и более чем в два раза больше массы ЧД Млечного Пути); в этом случае радиус Эйнштейна будет 0,02 угловой секунды. (Это было бы меньше для меньших, более правдоподобных масс ЧД.) 1 arcsec ( Gault et al. 2021 ), вы никак не могли бы разрешить какие-либо (гипотетические) эффекты линзирования, действующие на удобно расположенный фоновый источник со стороны (гипотетической) массивной ЧД в центре галактики. А 10 7 М ЧД будет иметь радиус Шварцшильда около 300 млн км, или 10 5 парсек. На расстоянии AGC 114905 это было бы меньше, чем 10 7 угловая секунда или 0,1 микросекунды дуги. Таким образом, даже если бы вокруг ЧД существовал аккреционный диск, соответствующее фотонное кольцо было бы слишком маленьким (и, без сомнения, слишком слабым), чтобы его можно было разрешить даже с помощью EHT (разрешение 25 микросекунд дуги).