Дефицит массы

Дефицит массы в галактике — количество массы в форме звёзд, которое было удалено из центральной области галактики в основном вследствие воздействия двойной сверхмассивной чёрной дыры.

Дефицит массы (англ. mass deficit), отмеченный на графике зависимости плотности от расстояния до центра галактики.

Плотность количества звёзд возрастает по мере приближения к центру большинства галактик. В маленьких галактиках увеличение плотности продолжается до самого центра. В крупных галактиках обычно существует ядро — область вблизи центра, в которой плотность постоянна или медленно повышается. Радиус ядра может достигать нескольких сотен парсеков в крупнейших эллиптических галактиках.^[1]

Считается, что подобные ядра создаются двойными сверхмассивными чёрными дырами, образующимися при слиянии двух галактик.^[2] Если звезда пролетает мимо массивной двойной, то она может быть выброшена из галактики в результате процесса, называемого гравитационной рогаткой. Такие выбросы звёзд продолжаются до тех пор, пока большая часть звёзд в центральной части галактики не будет выброшена. В результате подобного процесса формируются ядра с малой концентрацией звёзд, часто наблюдаемые у гигантских эллиптических галактик.^[3]

Дефицит массы определяется^[4] как количество массы, которое было выброшено при создании ядра галактики: $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $M_{\mathrm {def} }=4\pi \int _{0}^{R_{c}}\left[\rho _{i}(r)-\rho (r)\right]r^{2}dr,$ $M_{\mathrm {def} }=4\pi \int _{0}^{R_{c}}\left[\rho _{i}(r)-\rho (r)\right]r^{2}dr,$

где ρ_i — первоначальная плотность, ρ — наблюдаемая плотность, R_c — радиус ядра.

Наблюдаемый в галактиках дефицит массы обычно составляет от одной до нескольких масс центральной сверхмассивной чёрной дыры,^[5] наблюдаемый радиус ядра сравним с радиусом сферы действия центральной сверхмассивной чёрной дыры. Данные значения не противоречат выводам теоретических моделей образования ядра^[6] и поддерживают гипотезу о том, что все яркие галактики в некоторый период содержали сверхмассивные чёрные дыры в центральных областях.

Неизвестно, содержит ли большинство галактик массивные двойные объекты в центральных областях или две чёрные дыры слились в один объект. Оба варианта не противоречат наличию ядра в центральной области.

ПримечанияПравить

↑ Ferrarese, Laura et al. The Inner Workings of Early-Type Galaxies: Cores, Nuclei and Supermassive Black Holes // Black Holes: from Stars to Galaxies / Karas, Vladimir; Matt, Giorgio. — Cambridge University Press, 2007. — С. 261—268. — ISBN 978-0-521-86347-6.
↑ Begelman, M. C. (1980), Massive black hole binaries in active galactic nuclei, Nature Т. 287: 307–309, doi:10.1038/287307a0, <http://adsabs.harvard.edu/abs/1980Natur.287..307B> Архивная копия от 27 октября 2018 на Wayback Machine
↑ Graham, Alister. A review of elliptical and disc galaxy structure, and modern scaling laws // Planets, Stars and Stellar Systems / McLean, I. S. et al.. — Springer, 2012. — ISBN 978-90-481-8817-8.
↑ Milosavljevic, Milos; Merritt, David; Rest, Armin & van den Bosch, Frank (2002), Galaxy cores as relics of black hole mergers, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Т. 331 (4): L51-L55, doi:10.1046/j.1365-8711.2002.05436.x, <http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1365-8711.2002.05436.x/full> Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine
↑ Merritt, David (англ.) (рус.. Dynamics and Evolution of Galactic Nuclei (англ.). — Princeton, NJ: Princeton University Press, 2013. — ISBN 9781400846122.
↑ Merritt, David (2006), Mass Deficits, Stalling Radii, and the Merger Histories of Elliptical Galaxies, The Astrophysical Journal Т. 648: 976–986, doi:10.1086/506139, <http://iopscience.iop.org/0004-637X/648/2/976/> Архивная копия от 15 декабря 2019 на Wayback Machine

СсылкиПравить

Ferrarese, L. and Merritt, D. (2002). Supermassive Black Holes. Physics World, June 2002, p. 41.

[1] Ferrarese, Laura et al. The Inner Workings of Early-Type Galaxies: Cores, Nuclei and Supermassive Black Holes // Black Holes: from Stars to Galaxies / Karas, Vladimir; Matt, Giorgio. — Cambridge University Press, 2007. — С. 261—268. — ISBN 978-0-521-86347-6.

[2] Begelman, M. C. (1980), Massive black hole binaries in active galactic nuclei, Nature Т. 287: 307–309, doi:10.1038/287307a0, <http://adsabs.harvard.edu/abs/1980Natur.287..307B> Архивная копия от 27 октября 2018 на Wayback Machine

[3] Graham, Alister. A review of elliptical and disc galaxy structure, and modern scaling laws // Planets, Stars and Stellar Systems / McLean, I. S. et al.. — Springer, 2012. — ISBN 978-90-481-8817-8.

[4] Milosavljevic, Milos; Merritt, David; Rest, Armin & van den Bosch, Frank (2002), Galaxy cores as relics of black hole mergers, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Т. 331 (4): L51-L55, doi:10.1046/j.1365-8711.2002.05436.x, <http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1365-8711.2002.05436.x/full> Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine

[DEGN-5] Merritt, David (англ.) (рус.. Dynamics and Evolution of Galactic Nuclei (англ.). — Princeton, NJ: Princeton University Press, 2013. — ISBN 9781400846122.

[6] Merritt, David (2006), Mass Deficits, Stalling Radii, and the Merger Histories of Elliptical Galaxies, The Astrophysical Journal Т. 648: 976–986, doi:10.1086/506139, <http://iopscience.iop.org/0004-637X/648/2/976/> Архивная копия от 15 декабря 2019 на Wayback Machine

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]