Почти в каждой галактике есть сверхмассивная черная дыра. Это само по себе подразумевает некую формирующую связь между ними. Мы также наблюдали, как газ и пыль внутри галактики могут стимулировать рост галактических черных дыр и как динамика черных дыр может как стимулировать звездообразование, так и препятствовать ему, в зависимости от того, насколько активна черная дыра. Но одна область, в которой у астрономов до сих пор мало информации, — это то, как галактики и их черные дыры взаимодействовали в ранней Вселенной. Были ли черные дыры движущей силой образования галактик или ранние галактики способствовали росту черных дыр? Недавнее исследование предполагает, что эти двое развивались рука об руку.
Трудно наблюдать сложную динамику черных дыр и галактик в раннем космосе, но один из способов их изучения — сравнить массу галактической черной дыры с массой всех звезд в ее галактике. Это можно выразить как отношение MЧД / М* чтобы увидеть, как оно меняется со временем. Это означает измерение этого отношения при постоянно растущем красном смещении, поскольку чем больше красное смещение, тем моложе галактика.
Для этого исследования команда изучила 61 галактику с активными галактическими ядрами (АЯГ), выявленными с помощью рентгеновских наблюдений. Светимость АЯГ дает нам представление о массе черной дыры. Затем они добавили наблюдения этих галактик JWST из обзоров COSMOS-Web и PRIMER. Из них они могли получить данные об инфракрасной светимости галактик, что позволило им определить их общую звездную массу.
Галактики, которые они наблюдали, имеют красное смещение от z = 0,7 до z = 2,5, что означает, что галактики видны такими, какими они были 6–11 миллиардов лет назад. Они обнаружили, что галактики и их черные дыры растут рука об руку. По мере увеличения массы галактики увеличивается и черная дыра. Зависимость примерно линейная, хотя соотношение немного в пользу черной дыры при более высоких красных смещениях. Для вас, фанатов математики, команда обнаружила, что соотношение варьируется как MЧД / М* = (1 + г)0,37. Это означает, что черные дыры растут немного медленнее, чем галактики.
К сожалению, неопределенность этого результата достаточно велика. Чтобы более точно установить связь, потребуется больше наблюдений, особенно на более высоком конце красного смещения. Но в ближайшие годы астрономы смогут собрать эти данные. Это исследование показывает, что галактики и их черные дыры растут с одинаковой скоростью на протяжении миллиардов лет. Будущие исследования помогут нам понять более тонкие связи между ними.
Ссылка: Танака, Такуми С. и др. «ИхЧД-М* отношение до z = 2 путем разложения изображений COSMOS-Web NIRCam». Препринт arXiv arXiv:2401.13742 (2024).
