Дефицит массы

Дефицит массы

01.05.2021


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.

Считается, что подобные ядра создаются двойными сверхмассивными чёрными дырами, образующимися при слиянии двух галактик. 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.

Дефицит массы определяется как количество массы, которое было выброшено при создании ядра галактики: M d e f = 4 π ∫ 0 R c [ ρ i ( r ) − ρ ( r ) ] r 2 d r , {displaystyle M_{mathrm {def} }=4pi int _{0}^{R_{c}}left[ ho _{i}(r)- ho (r) ight]r^{2}dr,}

где ρi — первоначальная плотность, ρ — наблюдаемая плотность, Rc — радиус ядра.

Наблюдаемый в галактиках дефицит массы обычно составляет от одной до нескольких масс центральной сверхмассивной чёрной дыры, наблюдаемый радиус ядра сравним с радиусом сферы действия центральной сверхмассивной чёрной дыры. Данные значения не противоречат выводам теоретических моделей образования ядра 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.