Дефицит массы
Отсутствие звездной массы в центрах галактик

В астрономии дефицит массы — это количество массы (в звездах), которое было удалено из центра галактики , предположительно под действием двойной сверхмассивной черной дыры .

На рисунке показано, как измеряется дефицит массы с использованием наблюдаемого профиля яркости галактики.

Плотность звезд увеличивается по направлению к центру в большинстве галактик. В небольших галактиках это увеличение продолжается до самого центра. В крупных галактиках обычно есть «ядро», область вблизи центра, где плотность постоянна или медленно растет. Размер ядра – «радиус ядра» – может составлять несколько сотен парсеков в больших эллиптических галактиках . [1] [2] Наибольшие наблюдаемые звездные ядра достигают радиуса от 3,2 до 5,7 килопарсеков. [3] [4] [5]

Считается, что ядра производятся двойными сверхмассивными черными дырами (СМЧД). Двойные СМЧД образуются во время слияния двух галактик . [6] Если звезда проходит вблизи массивной двойной, она будет выброшена в результате процесса, называемого гравитационной пращой . Этот выброс продолжается до тех пор, пока большинство звезд вблизи центра галактики не будут удалены. Результатом является ядро ​​с низкой плотностью. Такие ядра повсеместно встречаются в гигантских эллиптических галактиках.

Дефицит массы определяется [7] как количество массы, которое было удалено при создании ядра. Математически дефицит массы определяется как М г е ф = 4 π ∫ 0 Р с [ ρ я ( г ) − ρ ( г ) ] г 2 г г , {\displaystyle M_{\mathrm {def} }=4\pi \int _{0}^{R_{c}}\left[\rho _{i}(r)-\rho (r)\right]r^{2}dr,}

где ρ i — исходная плотность, ρ — наблюдаемая плотность, а R c — радиус ядра. На практике модель ядра-Серсика может использоваться для количественной оценки дефицитов. [8]

Наблюдаемые дефициты массы обычно находятся в диапазоне от одного до нескольких масс центральной сверхмассивной черной дыры [9] , а наблюдаемые радиусы ядра сопоставимы с радиусами влияния центральной сверхмассивной черной дыры. Эти свойства согласуются с тем, что предсказано в теоретических моделях формирования ядра [10] , и подтверждают гипотезу о том, что все яркие галактики когда-то содержали двойные сверхмассивные черные дыры в своих центрах.

Неизвестно, содержат ли большинство галактик массивные двойные системы или же две черные дыры слились. Обе возможности согласуются с наличием дефицита массы.

Ссылки

  1. ^ Феррарезе, Лора; и др. (2007). «Внутренняя работа галактик раннего типа: ядра, ядра и сверхмассивные черные дыры». В Karas, Владимир; Мэтт, Джорджио (ред.). Черные дыры: от звезд к галактикам . Cambridge University Press . стр.  261–268 . ISBN 978-0-521-86347-6.
  2. ^ Дулло, Билилайн Т.; Грэм, Алистер В. (2014) Истощенные ядра, многокомпонентные соответствия и соотношения структурных параметров для ярких галактик раннего типа
  3. ^ Почтальон, М.; Лауэр, ТР; Донахью, М .; Грейвс, Г.; Коу, Д.; Мустакас, Дж.; Кукемоер, А.; Брэдли, Л.; Форд, ХК; Грилло, К.; Зитрин, А.; Лемзе, Д.; Бродхерст, Т.; Мустакас, Л.; Аскасо, Б.; Медезински, Э.; Келсон, Д. (2012). «Самое яркое скопление галактик с чрезвычайно большим плоским ядром». Астрофизический журнал . 756 (2): 159. arXiv : 1205.3839 . Бибкод : 2012ApJ...756..159P. дои : 10.1088/0004-637X/756/2/159. S2CID  54547473.
  4. ^ Bonfini, P.; Graham, AW (2016). «Поиск самого большого обедненного ядра галактики: сверхмассивные двойные черные дыры и застрявшие падающие спутники». The Astrophysical Journal . 829 (2): 81. arXiv : 1610.00801 . Bibcode : 2016ApJ...829...81B. doi : 10.3847/0004-637X/829/2/81 . S2CID  119284190.
  5. ^ Лопес-Крус, О.; Анорве, К.; Биркиншоу, М.; Уорралл, Д.М.; Ибарра-Медель, Х.Дж.; Баркхаус, В.А.; Торрес-Папаки, Дж.П.; Мотта, В. (2014). "Самая яркая скопление галактик в A85: самое большое ядро, известное до сих пор". Письма в Astrophysical Journal . 795 (2): L31. arXiv : 1405.7758 . Bibcode : 2014ApJ...795L..31L. doi : 10.1088/2041-8205/795/2/L31. S2CID  1140857.
  6. ^ Бегельман, MC и др. (1980), «Массивные двойные черные дыры в активных ядрах галактик», Nature , 287 (5780): 307– 309, Bibcode : 1980Natur.287..307B, doi : 10.1038/287307a0, S2CID  4331042
  7. ^ Милосавлевич, Милош; Мерритт, Дэвид ; Рест, Армин; ван ден Бош, Франк (2002), «Ядра галактик как реликты слияний черных дыр», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , 331 (4): L51 – L55 , arXiv : astro-ph/0110185 , Bibcode : 2002MNRAS.331L..51M, doi : 10.1046/j.1365-8711.2002.05436.x , S2CID  15426918
  8. ^ Грэм, Алистер (2004), «Истощение ядра из-за слияния сверхмассивных черных дыр», The Astrophysical Journal Letters , 613 (1): L33 – L36 , arXiv : astro-ph/0503177 , Bibcode : 2004ApJ...613L..33G, doi : 10.1086/424928, S2CID  15548647
  9. ^ Мерритт, Дэвид (2013). Динамика и эволюция ядер галактик. Принстон, Нью-Джерси: Princeton University Press . ISBN 9781400846122.
  10. ^ Мерритт, Дэвид (2006), «Дефициты массы, радиусы остановки и истории слияния эллиптических галактик», The Astrophysical Journal , 648 (2): 976–986 , arXiv : astro-ph/0603439 , Bibcode : 2006ApJ...648..976M, doi : 10.1086/506139, S2CID  6207227
  • Феррарезе, Л. и Мерритт, Д. (2002). Сверхмассивные черные дыры. Physics World , июнь 2002 г., стр. 41.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Массовый_дефицит&oldid=1262803748"