Астронет: Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ Проблема "курица-яйцо" в приложении к Вселенной. http://variable-stars.ru/db/msg/1232831

Проблема "курица-яйцо" в приложении к Вселенной.
19.01.2009 14:00 | Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва

Астрономы, кажется, теперь могут ответить на извечный вопрос мироздания - что появилось сначала: курица или яйцо - в космическом смысле. А именно: что образовалось раньше в ранней Вселенной - галактики или сверхмассивные черные дыры в их ядрах.

В течение пары десятков лет главенствующей теорией стала та, где утверждается, что в центре галактик находятся гигантские черные дыры. Изначально это было сюрпризом, но постепенно идея прижилась. Наш Млечный Путь не исключение: в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра массой в 4 миллиона масс Солнца.

Исследования галактик и черных дыр, расположенных в их центре, выявили достаточно интригующую взаимосвязь между массами черных дыр и центральных балджей в галактиках. Отношение масс черной дыры и балджа практически одинаково для широкого спектра галактик, вне зависимости от их размеров и возраста. Имеет ли центральная черная дыра массу в несколько миллионов масс Солнца или доросла до многих миллиардов масс Солнца, величина ее массы практически всегда составляет около одной тысячной массы окружающего галактического балджа, т.е., ничтожную часть от общего комплекса - всего 0.1%.

С другой стороной, постоянство этого соотношения свидетельствует о том, что черные дыры и балдж очень тесно взаимосвязаны друг с другом в процессе своей эволюции. Или черная дыра оказывает влияние на рост галактики, или галактика ограничивает размер черной дыры, или все процессы протекают вместе и сразу. Отсюда появляются естественные вопросы: возникают они в разные временные промежутки, т.е. сначала черная дыра, а потом галактический балдж, или они растут вместе, поддерживая соотношение масс в течение всего процесса эволюции?

Один из путей выяснить это - заглянуть в тот момент, когда галактики только образовывались, т.е. в раннюю Вселенную, или что тоже самое - изучать очень удаленные галактики. Потому что в близких галактиках процесс формирования, в том числе и черных дыр, уже закончился, стабилизировался, и массовое соотношение приобрело известную величину.

В последние несколько лет ученые использовали радиотелескоп NRAO Very Large Array и интерферометр Плато де Бур во Франции для того, чтобы заглянуть назад на 13,7 миллиардов лет в историю Вселенной, когда образовывались первые галактики.

Рисунок 1.Газ в отдаленных галактиках. VLA изображение (справа) газа в молодой галактике показывает, как все было, когда Вселенной было только 870 миллионов лет (Изображение: NRAO/AUI/NSF, SDSS).

"Создается впечатление, что черная дыра возникает все же первой,"- говорит Крис Карилли (Chris Carilli, NRAO). Carilli изложил выводы из недавних исследований, проделанных международной группой, по изучению молодой Вселенной, в первый миллиард лет ее существования, на заседании Американского Астрономического Общества в Лонг-Бич, штат Калифорния.

Было проведено исследование распределения атомарного и молекулярного газа и пыли в таких галактиках. На основании расчета динамики газа была проведена оценка отношения масс черной дыры и балджа в нескольких таких галактиках. Как оказалось, в этом случае постоянство соотношения не соблюдается. Черные дыры в этих молодых галактиках оказались гораздо более массивными по сравнению с балджем, что отличается от наблюдаемого соотношения в современной Вселенной. На основании этого авторы работы делают вывод, что черные дыры появились раньше.

Можно ли считать этот результат первым прорывом в решении проблемы - что же было первично в отношении связки черная дыра-галактика (пресловутая задача "курица-яйцо")? Сложно сказать. Потому что вполне возможно, что черная дыра и балдж образовались одновременно, но на первых порах черная дыра росла быстрее. Тем более не получен ответ на вопрос: что же в действительности происходит, что в конце концов отношение масс этих объектов устанавливается для всех галактик одним и тем же? Каким образом черные дыры и балдж влияют друг на друга в процессе совместного роста? К сожалению, мы не знаем, какие механизмы здесь работают.

Надежда возлагается на новые инструменты, которые будут введены в скором времени. Expanded Very Large Array (EVLA) и Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) дадут резкое повышение чувствительности и разрешающей способности в получаемых изображениях газа в этих галактиках на малых масштабах, требуемых для подробного изучения их динамики.