Открытие яркого квазара без материнской галактики

На космическом телескопе "Хаббл" и наземном VLT впервые обнаруженo, что вокруг квазара HE0450-2958 не видно никакой массивной галактики. Возможно, что материнская галактика этого квазара почти полностью состоит из тёмной материи.

Об этом сообщается в номере журнала Nature от 15 сентября 2005 г. Поскольку активность квазара скорее всего питается за счёт аккреции на чёрную дыру с массой почти млрд. масс Солнца, это значит, что сверхмассивные чёрные дыры могут образовываться и вне обычных массивных галактик.

Слева: квазар HE0450-2958 без материнской галактики. Справа: квазар HE1239-2426 и его материнская галактика. Credit: NASA/ESA, ESO, Frederic Courbin (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland) & Pierre Magain (Universite de Liege, Belgium)
 
Наблюдения на "Хаббле" и на 8-метровом VLT (Very Large Telescope, ESO -- Европейская Южная обсерватория в Cerro Paranal) убедительно показывают это.

Были детально изучены 20 сравнительно близких квазаров. В 19 из них были найдены материнские галактики. Однако яркий квазар HE0450-2958, с красным смещением z = 0.285 (т.е. около 1.3 Гигапарсека от нас) не показывает никаких признаков материнской галактики.

Из-за яркого сияния квазара не так легко обнаружить галактику вокруг него. Нелегко также доказать и обратное - отсутствие такой галактики. Пришлось развить новую методику, комбинируя лучшие изображения с "Хаббла" со спектрами VLT и сравнивая их с контрольной звездой. Так удалось избавиться от излишней засветки изображений.

Деконволюция изображения окрестностей квазара HE0450-2958. Слева: до обработки. Справа: после обработки.
 

Полученная чёткая картинка показывает, что если вокруг HE0450-2958 и есть какая-то галактика, то она должна быть очень слабой. Этот квазар имеет абсолютную звёздную величину MV = -25.8, а тогда по разным оценкам других квазаров типичная галактика около него имела бы MV = -23. А полученный верхний предел, показывает, что поток от возможной галактики по крайней мере в 5 раз меньше, если она имеет обычные размеры (больше нескольких килопарсек, кпк). Другая возможность "спрятать" материнскую галактику - это сделать её истельно компактной, меньше 100 пк, что по крайней мере в 20 раз меньше самых маленьких из известных галактик вокруг других квазаров, и представляется совершенно невероятным.

Было найдено интересное облако "blob" размером около 1 кпк совсем рядом с квазаром. Спектры этого облака с VLT не показывают никакого континуума, только эмиссионные линии. Значит, в облаке светят не звёзды, а газ, возбуждаемый жёстким излучением квазара. Этот же газ может быть источником свечения квазара при аккреции на его сверхмассивную чёрную дыру.

Итак HE0450-2958 - это ещё один вызов теоретикам. Была ли материнская галактика полностью разрушена? Захватила ли одинокая чёрная дыра облако газа пролетая мимо соседней галактики. Всё это трудно количественно объяснить. Из чего же образовалась сама чёрная дыра, если вокруг неё нет галактики?

Наиболее вероятным кажется, что и чёрная дыра, и облако газа находятся в массивной галактике, которая совсем не видна, так как состоит во основном из тёмной материи. Обычная, т.е. видимая, галактика только начинает формироваться. Такая гипотеза упоминается авторами. От себя добавлю, что если она верна, то этот квазар является мощным ударом по MOND - модифицированной ньютоновской динамике - теории, которая отрицает наличие тёмной материи во Вселенной. Ещё добавлю, что в этом квазаре, как и в некоторых других (например, при больших z>6), естественно считать, что сверхмассивная чёрная дыра сама образовалась из тёмной материи, а не из обычного газа (который ещё не успел толком-то и в звёзды сконденсироваться). Если это так, то обычные модели тёмной материи (из нейтралино, WIMP'ов, или аксионов), вряд ли проходят: в них трудно обеспечить быстрый рост чёрных дыр при гладких начальных условиях. Тогда этот объект - мощный аргумент в пользу диссипативной тёмной материи, такой как "зеркальное вещество" - mirror matter, которое давно (в 1966 г.) было предложено в работе И.Ю.Кобзарева, Л.Б.Окуня и И.Я.Померанчука, а потом рассматривалось в наших работах с М.Ю.Хлоповым. Важность зеркального вещества объяснения роста сверхмассивных чёрных дыр подчёркивалась в работах З.Бережиани.

Источники новости: Natu re 437, 381-384 (15 September 2005);