Гигантские черные дыры в центре галактик не являются результатом столкновения
«Черные дыры в центре карликовых галактик являются семенами, растущими в центре нашего Млечного пути и в других крупных галактиках, чья масса превышает массу нашего солнца в тысячи раз.
Ученые решили выступить против одной из популярных теорий образования сверхмассивных черных дыр, согласно которой эти монстры образовались в результате слияния нескольких галактик.
“Нам до сих не известно доподлинно, каким образом происходило формирование чудовищных черных дыр, расположенных в центрах галактик. Но обнаруженные нами черные дыры в центрах крошечных галактик говорит о том, что такие черные дыр должны были сформироваться во времена ранней Вселенной еще до того, как началось столкновение галактик между собой”, – поясняет один из авторов статьи, Shobita Satyapal из университета Джорджа Мейсона, штат Вирджиния.
Изменения в карликовых галактиках происходили сравнительно медленно на протяжении миллионов лет, поэтому они имеют схожий вид с теми галактиками, которые находились в молодой Вселенной. Поэтому именно карликовые галактики являются прекрасным местом для поиска сверхмассивных черных дыр, находящихся в стадии зарождения.
При помощи инфракрасного космического телескопа WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer), запущенного НАСА еще в 2009 году, ученые исследовали сотни карликовых галактик, в центре которых зарождаются большие черные дыр. И хотя, по заявлениям специалистов, анализ данных с телескопа займет достаточно много времени, WISE уже выполнил свою основную задачу, для которой и был запущен, а именно для поиска интересных объектов, которые выделяются из общей массы». (31 марта 2014, 10:26). http://planet-today.ru/novosti/nauka/item/200-gigantskie-chernye-dyry-v-tsente-galaktik-ne-yavlyayutsya-rezultatom-stolknoveniya/
На эту тему:
«Зародыши чёрных дыр оказались больше, чем ожидалось». (31.03.2014, 6:35).
The Search for Seeds of Black Holes
 |
| The galaxy NGC 4395 is shown here in infrared light, captured by NASA's Spitzer Space Telescope. Image credit: NASA/JPL-Caltech |
«How do you grow a supermassive black hole that is a million to a billion times the mass of our sun? Astronomers do not know the answer, but a new study using data from NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer, or WISE, has turned up what might be the cosmic seeds from which a black hole will sprout. The results are helping scientists piece together the evolution of supermassive black holes - powerful objects that dominate the hearts of all galaxies.
Researchers using WISE addressed this question by looking for black holes in smaller, "dwarf" galaxies. These galaxies have not undergone much change, so they are more pristine than their heavier counterparts. In some ways, they resemble the types of galaxies that might have existed when the universe was young, and thus they offer a glimpse into the nurseries of supermassive black holes.
In this new study, using data of the entire sky taken by WISE in infrared light, up to hundreds of dwarf galaxies have been discovered in which buried black holes may be lurking. Infrared light, the kind that WISE collects, can see through dust, unlike visible light, so it's better able to find the dusty, hidden black holes. The researchers found that the dwarf galaxies' black holes may be about 1,000 to 10,000 times the mass of our sun -- larger than expected for these small galaxies.
"Our findings suggest the original seeds of supermassive black holes are quite massive themselves," said Shobita Satyapal of George Mason University, Fairfax, Va. Satyapal is lead author of a paper published in the March issue of Astrophysical Journal.
Daniel Stern, an astronomer specializing in black holes at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., who was not a part of the new study, says the research demonstrates the power of an all-sky survey like WISE to find the rarest black holes. "Though it will take more research to confirm whether the dwarf galaxies are indeed dominated by actively feeding black holes, this is exactly what WISE was designed to do: find interesting objects that stand out from the pack."
The new observations argue against one popular theory of black hole growth, which holds that the objects bulk up in size through galaxy collisions. When our universe was young, galaxies were more likely to crash into others and merge. It is possible the galaxies' black holes merged too, accumulating more mass. In this scenario, supermassive black holes grow in size through a series of galaxy mergers.
The discovery of dwarf galaxy black holes that are bigger than expected suggests that galaxy mergers are not necessary to create big black holes. Dwarf galaxies don't have a history of galactic smash-ups, and yet their black holes are already relatively big.
Instead, supermassive black holes might form very early in the history of the universe. Or, they might grow harmoniously with their host galaxies, feeding off surrounding gas.
"We still don't know how the monstrous black holes that reside in galaxy centers formed," said Satyapal. "But finding big black holes in tiny galaxies shows us that big black holes must somehow have been created in the early universe, before galaxies collided with other galaxies."» (Other authors of the study include: N.J. Secrest, W. McAlpine and J.L. Rosenberg of George Mason University; S.L. Ellison of the University of Victoria, Canada; and J. Fischer of the Naval Research Laboratory, Washington. March 26, 2014).
DISCOVERY OF A POPULATION OF BULGELESS GALAXIES WITH EXTREMELY RED MID-IR COLORS: OBSCURED AGN ACTIVITY IN THE LOW-MASS REGIME?
Abstract:
«In contrast to massive, bulge hosting galaxies, very few supermassive black holes (SMBHs) are known in either low-mass or bulgeless galaxies. Such a population could provide clues to the origins of SMBHs and to secular pathways for their growth. Using the all-sky Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE ) survey, and bulge-to-disk decompositions from the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Data Release 7, we report the discovery of a population of local (z < 0.3) bulgeless disk galaxies with extremely red mid-infrared colors which are highly suggestive of a dominant active galactic nucleus (AGN), despite having no optical AGN signatures in their SDSS spectra. Using various mid-infrared selection criteria from the literature, there are between 30 and over 300 bulgeless galaxies with possible AGNs. Other known scenarios that can heat the dust to high temperatures do not appear to explain the observed colors of this sample. If these galaxies are confirmed to host AGNs, this study will provide a breakthrough in characterizing the properties of SMBHs in the low bulge mass regime and in understanding their relation with their host galaxies. Mid-infrared selection identifies AGNs that dominate their host galaxy's emission and therefore reveal a different AGN population than that uncovered by optical studies. We find that the fraction of all galaxies identified as candidate AGNs by WISE is highest at lower stellar masses and drops dramatically in higher mass galaxies, in striking contrast to the findings from optical studies». (The Astrophysical Journal, Volume 784, Number 2. Received 27 February 2013, accepted for publication 12 January 2014. Published 12 March 2014).
Ученые поставили под сомнение модель образования галактик
«Карликовые галактики, что вращаются вокруг Млечного Пути и Андромеды, являются вызовом принятой модели формирования галактик, и попытки вписать их в эту модель несовершенны - заявили представители международной команды астрофизиков.
По словам профессора астрофизики из Рочестерского технологического института Дэвида Мерритта, в современном понимании процесса формирования галактик «множество дыр», как и в вопросах понимания модели происхождения и эволюции Вселенной. Согласно стандартной парадигме 23% массы Вселенной составляют невидимые частицы, известные как темная материя.
«Модель предсказывает, что карликовые галактики должны формироваться внутри небольших сгустков темной материи, и эти сгустки должны распределяться случайным образом в их родительской галактике. Но мы наблюдаем примеры, которые в эту модель не вписываются», - сказал Мерритт.
Команда из 14 ученых из шести стран пришли к выводу, что «наблюдаемые единицы не соответствуют с основными положениями стандартной модели», пишет журнал "Science Codex".
Стандартная космологическая модель является системой отсчета для многих поколений ученых, но некоторые из них начинают сомневаться в способности точно воспроизвести то, что наблюдается во Вселенной.
«Когда вы имеете такое четкое противоречие, вы должны сосредоточиться на этом», - сказал Мерритт.
Отметим, карликовая галактика - небольшая галактика, состоящая из нескольких миллиардов звёзд, что очень мало по сравнению, например, с нашей галактикой, насчитывающей около 200-400 миллиардов звёзд. Большое Магелланово Облако, включающее 30 миллиардов звёзд, иногда классифицируется как карликовая галактика, в то время как другие рассматривают её как полноценную галактику, движущуюся вокруг Млечного Пути.
В Местной группе находится очень много карликовых галактик: это маленькие галактики, часто вращающиеся по орбите вокруг крупных галактик, таких как Млечный Путь, Андромеда и Галактика Треугольника. Обнаружено 14 карликовых галактик, вращающихся вокруг нашей Галактики. Не исключено, что шаровое скопление Омега Центавра - это ядро захваченной в прошлом карликовой галактики». (11/06/2014 — 09:24).
Map of universe questioned; dwarf galaxies don't fit standard model
«Dwarf galaxies that orbit the Milky Way and the Andromeda galaxies defy the accepted model of galaxy formation, and recent attempts to wedge them into the model are flawed, reports an international team of astrophysicists.
David Merritt, professor of astrophysics at Rochester Institute of Technology, co-authored "Co-orbiting satellite galaxy structures are still in conflict with the distribution of primordial dwarf galaxies," to be published in an upcoming issue of Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. A pre-print of the paper is available online at http://arxiv.org/abs/1406.1799.
The study pokes holes in the current understanding of galaxy formation and questions the accepted model of the origin and evolution of the universe. According to the standard paradigm, 23 percent of the mass of the universe is shaped by invisible particles known as dark matter.
"The model predicts that dwarf galaxies should form inside of small clumps of dark matter and that these clumps should be distributed randomly about their parent galaxy," Merritt said. "But what is observed is very different. The dwarf galaxies belonging to the Milky Way and Andromeda are seen to be orbiting in huge, thin disk-like structures."
The study, led by Marcel Pawlowski at Case Western Reserve University, critiques three recent papers by different international teams, all of which concluded that the satellite galaxies support the standard model. The critique by Merritt and his colleagues found "serious issues" with all three studies.
The team of 14 scientists from six different countries replicated the earlier analyses using the same data and cosmological simulations and came up with much lower probabilities—roughly one tenth of a percent—that such structures would be seen in the Milky Way and the Andromeda galaxy.
 |
| An optical image of the "Tadpole" galaxy, an interacting galaxy, taken by the Hubble Space Telescope. Material stripped from the galaxy during its collision with a smaller galaxy (seen in the upper left corner of the larger interaction partner) forms a long tidal tail. Young blue stars, star clusters and tidal dwarf galaxies are born in these tidal debris. These objects move in a common direction within a plane defined by the orientation and motion of their tidal tail. A similar galaxy interaction might have occurred in the Local Group in the past, which could explain the distribution of dwarf galaxies in co-rotating planes. (Photo Credit: NASA, Holland Ford (JHU), the ACS Science Team and ESA) |
"The earlier papers found structures in the simulations that no one would say really looked very much like the observed planar structures," said Merritt.
The standard cosmological model is the frame of reference for many generations of scientists, some of whom are beginning to question its ability to accurately reproduce what is observed in the nearby universe. Merritt counts himself among the small and growing group that is questioning the accepted paradigm.
"Our conclusion tends to favor an alternate, and much older, model: that the satellites were pulled out from another galaxy when it interacted with the Local Group galaxies in the distant past," he said. "This 'tidal' model can naturally explain why the observed satellites are orbiting in thin disks."
Scientific progress embraces challenges to upheld theories and models for a reason, Merritt notes.
"When you have a clear contradiction like this, you ought to focus on it," Merritt said. "This is how progress in science is made."» (Source: Rochester Institute of Technology. Posted by news on June 11, 2014 - 4:30 am).
Co-orbiting satellite galaxy structures are still in conflict with the distribution of primordial dwarf galaxies
«Marcel S. Pawlowski, Benoit Famaey, Helmut Jerjen, David Merritt, Pavel Kroupa, Jörg Dabringhausen, Fabian Lüghausen, Duncan A. Forbes, Gerhard Hensler, François Hammer, Mathieu Puech, Sylvain Fouquet, Hector Flores, Yanbin Yang
Both major galaxies in the Local Group host planar distributions of co-orbiting satellite galaxies, the Vast Polar Structure (VPOS) of the Milky Way and the Great Plane of Andromeda (GPoA). The ΛCDM cosmological model did not predict these features. However, according to three recent studies the properties of the GPoA and the flattening of the VPOS are common features among sub-halo based ΛCDM satellite systems, and the GPoA can be naturally explained by satellites being acquired along cold gas streams. We point out some methodological issues in these studies: either the selection of model satellites is different from that of the observed ones, or an incomplete set of observational constraints has been considered, or the observed satellite distribution is inconsistent with basic assumptions. Once these issues have been addressed, the conclusions are different: features like the VPOS and GPoA are very rare (each with probability ≲10−3, and combined probability <10−5) if satellites are selected from a ΛCDM simulation combined with semi-analytic modelling, and accretion along cold streams is no natural explanation of the GPoA. The origin of planar dwarf galaxy structures remains unexplained in the standard paradigm of galaxy formation». (Submitted on 6 Jun 2014).
Карликовые галактики - маленькие, но впечатляющие
«Карликовые галактики могут быть очень маленькими, но они обладают феноменальной мощностью, которая способна рождать новые звезды. Новые наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл показали, что процесс звездообразования в карликовых галактиках играет большую роль в ранней вселенной, чем это принято считать сейчас.
И хотя галактики по всей вселенной до сих пор продолжают формировать новые звезды, большинство их было образовано между двумя и шестью миллиардами лет после Большого Взрыва. Изучение этой ранней эпохи истории вселенной является ключевым моментом, если мы хотим понять как появились первые звезды и как вырастал и развивались первые галактики.
Новое исследование, выполненное с помощью Хаббла и его прибора Wide Field Camera 3 (WFC3) позволило астрономам сделать шаг вперед в понимании той эры, изучив различные виды карликовых галактик ранней вселенной и, в частности, выбрав из них только те, с явными процессами активного звездообразования. Подобные галактики принято называть галактиками со вспышками звездообразования.
 |
| На этом снимке показан участок неба с отмеченными карликовыми галактиками в которых наблюдаются вспышки звездообразования. Снимок получен в рамках программы GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) и демонстрирует только один кадр со всего обзора. Источник: NASA, ESA, the GOODS Team and M. Giavalisco (STScI/University of Massachusetts) |
В таких объектах новые звезды формируются значительно быстрее обычного значения в других галактиках. Предыдущие изучения сосредотачивались в основном на анализе галактик со средней и высокой массой и не учитывали того огромного числа карликовых галактик, которые существовали в эту активную эпоху. Но вина здесь не столько на ученых, которые не хотели исследовать карликовые галактики. Скорее всего это связано с невозможностью увидеть эти маленькие объекты, поскольку они находятся от нас очень далеко. До недавнего времени астрономы могли наблюдать малые галактики на меньших расстояниях или большие галактики на больших расстояниях.
 |
| Снимок галактик в режиме гризмы на примере камеры Wide Field Camera 3, установленной на Хаббле и работающей в этом режиме спектроскопии. Протяженные радужные линии есть ни что иное как галактики, попавшие в объектив, но в режиме гризмы они представлены в виде радужного спектра. Благодаря этому ученые в состоянии оценивать химический состав космических объектов. Источник: NASA & ESA |
Однако сейчас, с использованием гризмы, астрономы смогли вглядеться в карликовые низкомассовые галактики в отдаленной вселенной и учесть вклад их вспышек звездообразования, аппроксимировав информацию на возможное число существовавших тогда малых галактик. Гризма - это объективная призма, комбинация призмы и дифракционной решётки, которая пропускает свет не смещая его спектр. Буква «Г» в названии от grating (решётка).
«Эти галактики формируют звезды так быстро, что они могли фактически удвоить всю свою звездную массу всего через 150 миллионов лет. Для сравнения, показатели звездной массы для обычных галактик удваиваются в среднем за 1-3 миллиарда лет», - добавляет соавтор работы Жан-Поль Кнейб.
Эти исследования длились целое десятилетие, а их результат должен проложить мостик между массой галактик и их вспышками звездообразования. К тому же, полученный результат должен помочь составить самую подробную последовательную картину событий, имевших место в ранней вселенной. И точно так же, как по мере изучения звезд человечество понимает как и где во вселенной они появились, это новое открытие у карликовых галактик поможет распутать тайны развития галактик. Найти галактику с наличием вспышек звездообразования является на самом деле процессом не простым, потому что возникновение вспышки скорее всего должно быть связано с неким странным инцидентом. Например такого, как слияние двух групп галактик, периодическое взаимодействие отдельных галактик или вообще ударная взрывная волна от сверхновой звезды. Изучая эти галактики более близко и понимая, как они формировались и вели себя на ранних этапах жизни, астрономы надеются обнаружить причину этих взрывов и узнать больше о развитии галактик вообще по всей вселенной». (По информации NASA. 26.06.2014).
Small but significant. Astronomers use Hubble to study bursts of star formation in the dwarf galaxies of the early Universe
«They may only be little, but they pack a star-forming punch: new observations from the NASA/ESA Hubble Space Telescope show that starbursts in dwarf galaxies played a bigger role than expected in the early history of the Universe.
Although galaxies across the Universe are still forming new stars, the majority of the stars were formed between two and six billion years after the Big Bang. Studying this early epoch of the Universe's history is key in order to fully understand how these stars formed, and how galaxies have grown and evolved since.
A new study using data from Hubble's Wide Field Camera 3 (WFC3) has allowed astronomers to take a new step forward in understanding this crucial era by peering at a sample of dwarf galaxies in the early Universe and, in particular, a selection of starburst galaxies within this sample. These starburst galaxies form stars at a furiously fast rate, far above the "normal" star formation rate expected of galaxies. Previous studies of starburst galaxies have focussed on analysing mid-range or high-mass galaxies, leaving out the huge number of dwarf galaxies that existed in this era of prolific star formation.
It was not previously possible to study these distant small galaxies closely. Astronomers could only observe small galaxies at smaller distances or larger galaxies at greater distances. The highly sensitive infrared capabilities of WFC3 and its unique grism spectroscopy mode [1] have now allowed astronomers to peer at low-mass dwarf galaxies in the distant Universe and to deduce the contribution of the starburst galaxies to the total star formation within dwarf galaxies at that time.
"We already suspected that dwarf starbursting galaxies would contribute to the early wave of star formation, but this is the first time we’ve been able to measure the effect they actually had," says Hakim Atek of the École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Switzerland, lead author of the new paper. "They appear to have had a surprisingly significant role to play during the epoch where the Universe formed most of its stars."
"These galaxies are forming stars so quickly that they could actually double their entire mass of stars in only 150 million years - this sort of gain in stellar mass would take most normal galaxies 1-3 billion years," adds co-author Jean-Paul Kneib, also of EPFL.
This result contributes to a decade-long investigation to understand the links between galaxies' mass and their star-forming activity, and helps to paint a consistent picture of events in the early Universe.
As well as adding new insight into how and where the stars in our Universe formed, this new finding will certainly help to unravel the secrets of galactic evolution. It is unusual to find a galaxy in a state of starburst, implying that they are the result of some strange incident, such as a merger, a tidal interaction with another galaxy, or the shockwave from a supernova. By studying these galaxies more closely and understanding how they formed and behaved in their earliest years, astronomers hope to discover the cause of these violent bursts and learn more about galactic evolution throughout the Universe.
A paper based on this research will be published online in The Astrophysical Journal on 19 June 2014.
This new Hubblecast episode looks at starburst dwarf galaxies in a time when most of the stars in the Universe were formed. New NASA/ESA Hubble Space Telescope observations show that dwarf galaxies played a bigger role than expected in the early history of the Universe. This episode looks at the dwarf galaxies that form stars in sudden bursts, explores just how rampantly they are creating new stars and unravels when, where and how the stars in our Universe formed. Credit: ESA / Hubble
This video zooms into the area containing a sample of dwarf galaxies studied to unlock secrets of star formation in the early Universe. Hiding amongst these thousands of galaxies are faint dwarf galaxies in the early Universe, between two and six billion years after the Big Bang, an important time period when most of the stars in our Universe were formed. Some of these galaxies are undergoing starbursts and have been studied by astronomers to deduce their contribution to star formation in this crucial era of the Universe’s history. The image is part of the Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), and shows only one section that the survey covered
This video pans across the area containing a sample of dwarf galaxies studied to unlock secrets of star formation in the early Universe. Hiding amongst these thousands of galaxies are faint dwarf galaxies in the early Universe, between two and six billion years after the Big Bang, an important time period when most of the stars in our Universe were formed. Some of these galaxies are undergoing starbursts and have been studied by astronomers to deduce their contribution to star formation in this crucial era of the Universe’s history, when most of its stars formed. The image is part of the Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), and shows only one section that the survey covered. Credit: NASA & ESA
This video shows how astronomers can use the NASA/ESA Hubble Space Telescope’s highly-sensitive Wide Field Camera 3 in its grism spectroscopy mode to find bursts of star formation in small and distant galaxies. A grism is a combination of a grating and a prism, and it splits up the light from a galaxy into its constituent colours, producing a spectrum. In this video the continuum of each galaxy is shown as a "rainbow". Astronomers can look at a galaxy’s spectrum and identify light emitted by the hydrogen gas in the galaxy. If there are stars being formed in the galaxy then the intense radiation from the newborn stars heats up the hydrogen gas and makes it glow. All of the light from the hydrogen gas is emitted in a small number of very narrow and bright emission lines. For dwarf galaxies in the early Universe the emission lines are much easier to detect than the faint, almost invisible, continuum. Credit: NASA & ESA
This animation from hubblecast 75 is an artist’s impression of flying past a dwarf galaxy with starburst regions. These starbursts are short lived but form huge numbers of stars. Credit: ESA/Hubble, NASA, Martin Kornmesser (ESA/Hubble)
Notes
[1] The grism splits up the light from the galaxies, revealing the distribution of brightness and colour in the Universe. This allows scientists to deduce facts about their chemical composition and distance from Earth that would not be possible without such a detailed view from Hubble's space-based perspective
Notes for editors
The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between ESA and NASA.
[1] The international team of astronomers in this study consists of Hakim Atek (EPFL, Switzerland); Jean-Paul Kneib (EPFL, Switzerland); Camilla Pacifici (Yonsei University Observatory, Republic of Korea); Matthew Malkan (University of California, USA); Stephane Charlot (Institut d’Astrophysique de Paris,France); Janice Lee(Space Telescope Science Institute,USA); Alejandro Bedregal ( Minnesota Institute for Astrophysics, USA); Andrew J. Bunker (University of Oxford, UK); James W. Colbert (Spitzer Science Center, USA); Alan Dressler (Observatories of the Carnegie Institution for Science, USA); Nimish Hathi(Aix Marseille University, France); Matthew Lehnert (Institut d’Astrophysique de Paris, France); Crystal L. Martin (Dep’t. of Physics, Univ. of Calif, USA); Patrick McCarthy (Observatories of the Carnegie Institution for Science, USA); and Marc Rafelski (Spitzer Science Center, USA); Nathaniel Ross (University of California, USA); Brian Siana (University of California Riverside, USA); and Harry I. Teplitz (Caltech, USA)». (19 June 2014).
[Последние
изменения внесены 30 июня 2014 года]
«Галактическая сага». Часть 7. «Вспышка - 60 световых лет от Солнца. "Приближается буря"». http://artefact-2007.blogspot.ru/2014/10/7-60.html
На эту тему:
«Маленькие галактики». (Видео. «По какому принципу нужно оценивать массу, размер и светимость карликовых галактик? Что происходит на больших красных смещениях? Почему одни галактики вырастают до гигантских размеров, а другие остаются карликами? На эти и другие вопросы ответил Дмитрий Вибе в ходе лекции, прочитанной 6 декабря 2012 года, организованной Лекторием Политехнического Музея». Дмитрий Вибе - доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН).
«Галактическая сага». Часть 7. «Вспышка - 60 световых лет от Солнца. "Приближается буря"». http://artefact-2007.blogspot.ru/2014/10/7-60.html
На эту тему:
«Маленькие галактики». (Видео. «По какому принципу нужно оценивать массу, размер и светимость карликовых галактик? Что происходит на больших красных смещениях? Почему одни галактики вырастают до гигантских размеров, а другие остаются карликами? На эти и другие вопросы ответил Дмитрий Вибе в ходе лекции, прочитанной 6 декабря 2012 года, организованной Лекторием Политехнического Музея». Дмитрий Вибе - доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН).
Комментариев нет:
Отправить комментарий