Czy wszystkie galaktyki mają czarną dziurę w środku?

Czy miałbym rację, gdybym stwierdził, że wszystkie galaktyki mają czarną dziurę w środku? Ponieważ inne galaktyki krążą wokół centralnego punktu w galaktyce - centrum barku, prawda? - Zakładam, że w tym momencie musi być jakieś szalone przyciąganie grawitacyjne. Które tylko czarne dziury mogą stworzyć, prawda?

(Jeśli jest to trochę niejasne, proszę powiedz mi, żebym mógł to wyjaśnić!)
Jestem ogólnie początkującym astronomią, więc przepraszam, jeśli to pytanie nie ma żadnego sensu.

black-hole galaxy galaxy-center

— FutureCake
źródło

Dlaczego mówicie, że „musi mieć jakieś szalone przyciąganie grawitacyjne”? Materiał krąży wokół środka ciężkości, ponieważ jest to środek masy, nie musi to być duże stężenie masy. FWIW, dla galaktyk o centralnym BH, masa tego BH jest niewielkim ułamkiem masy całej galaktyki. To nie tak, że BH dominuje w strukturze grawitacyjnej galaktyki, chociaż oczywiście ma dość duży wpływ w bezpośrednim sąsiedztwie BH.

— PM 2, pierścień

Gdzie jest czarna dziura pośrodku każdego układu podwójnego, który sprawia, że gwiazdy krążą wokół centrum? Masa gwiazd jest więcej niż wystarczająca, nie potrzebujesz ich, aby okrążyć coś innego. Rozwiąż układ podwójny, a zobaczysz, że ten sam mechanizm nadal działa dla ciał n.

— Luaan,

@ PM2Ring: Chociaż jest to dość dobrze znany wynik fizyczny, ignoruje podstawowe pytanie: czy cała ta masa byłaby tam nawet skoncentrowana w galaktyce bez czarnej dziury? A może czarne dziury są niezbędne do formowania się początków i ich zgrupowania w galaktyce?

— MSalters

@MSalters Jasne, centralne czarne dziury mogą być ważne w tworzeniu galaktyk, ale nie widzę ich znaczenia dla powstawania gwiazd. A następnie musisz wyjaśnić galaktyki spiralne bez centralnego BH. Czy stracili BH, np. Podczas kolizji? Jeśli tak, to w jaki sposób udało im się zachować strukturę spiralną? FWIW, nadal nie mamy dobrej teorii, która wyjaśniałaby, jak bardzo masywne BH są tak ogromne. Podejrzewam, że musimy dowiedzieć się więcej o roli ciemnej materii, aby właściwie odpowiedzieć na te pytania.

— PM 2,

@AndrewMorton Jeśli uwzględnisz tylko grawitację i zignorujesz fale grawitacyjne, nie - orbity są stabilne. Prawdziwy układ jest trudniejszy, ponieważ gwiazdy nie są obojętne, idealnie solidne kule rzeczy - na przykład tracą duże ilości masy na wiatr słoneczny. Nie jestem pewien, ale myślę, że gwiazdy podwójnej sekwencji głównej tak naprawdę powoli rozszerzają swoje orbity wraz ze zmniejszaniem się masy orbitującej. Oczywiście staje się to znacznie bardziej skomplikowane, kiedy dodasz rzeczy takie jak ewolucja Słońca, ale rzecz „spirali w dół do centrum” potrzebuje jakiegoś sposobu na utratę ogromnych ilości energii orbitalnej.

— Luaan

Odpowiedzi:

Odpowiedź tutaj jest z pewnością nie. Wiele galaktyk karłowatych (np. Chmury Magellana ) nie zawiera supermasywnych czarnych dziur, chociaż niektóre mogą zawierać mniej masywne czarne dziury o średniej masie ( Mezcua i in. 2018 ). Ponieważ są one najliczniejszym rodzajem galaktyki we wszechświecie, całkiem możliwe, że większość galaktyk nie zawiera supermasywnych czarnych dziur. Nie powinno to być zbyt zaskakujące; jeśli oddolne teorie tworzenia supermasywnych czarnych dziur są poprawne, wiele czarnych dziur o średniej masie musi się łączyć, tworząc masywną. W większości przypadków galaktyki karłowate po prostu nie miałyby (lub nie byłyby w stanie uformować) wymaganej populacji.

To powiedziawszy, zaobserwowano szereg galaktyk karłowatych, w których znajdują się supermasywne czarne dziury (w tym między innymi M60-UCD1 i Hen 2-10 ). Dostarczyły one i nadal zapewniają wgląd w powstawanie i ewolucję galaktyk o niskiej masie.

Niektórzy użytkownicy tutaj również zidentyfikowali masywne galaktyki bez supermasywnych czarnych dziur, w tym M33 i A2261-BCG . Ten pierwszy ma wybrzuszenie, ale centralna dyspersja prędkości gwiezdnej jest niska, co oznacza, że w jego rdzeniu nie ma czarnej dziury ( Merritt i in. 2001 ), zakładając, że wymagane parametry są wystarczająco dobrze znane. W A2261-BCG możliwe jest, że jedna lub więcej centralnych supermasywnych czarnych dziur zostało wyrzuconych , pozostawiając „nabrzmiały” rdzeń bez czarnej dziury. Pamiętaj oczywiście, że jest to tylko jedno z możliwych wyjaśnień obserwowanego rozkładu gwiazd w A2261-BCG.

Ogólnie rzecz biorąc, centralna supermasywna czarna dziura nie wpływa na kinematykę gwiazd i gazu na dużą skalę w galaktyce. Większość supermasywnych czarnych dziur jest znacznie mniej masywna niż ich galaktyka; Uważam, że Sag A *, w centrum Drogi Mlecznej, jest rzędu około 0,001% całkowitej masy galaktyki. Nawet masywne maszyny eliptyczne, takie jak NGC 4889, mają czarne dziury około 0,1% ich całkowitej masy. O ile mi wiadomo, ultrakompaktowe karły mają najwyższy stosunek masy czarnej dziury do galaktyki, a ekstremalnym przykładem jest wspomniany wcześniej M60-UCD1.

— HDE 226868
źródło

idea wyrzuconych SMBH jest intrygująca, biorąc pod uwagę, że oznaczałoby to, że takie obiekty wędrujące między galaktykami mają niewielkie szanse na wykrycie.

— Michael

@Michael To zdecydowanie interesująca perspektywa. To powiedziawszy, wyrzucone aktywne jądra galaktyczne byłyby nadal wykrywalne, ponieważ są one zwykle znacznie jaśniejsze niż ich galaktyki-gospodarze i ponieważ powinny być w stanie zachować dyski akrecyjne przez pewien czas po wyrzuceniu. HE0450-2958 może być takim wyrzuconym AGN (chociaż interpretacja nagiego kwazara nie jest dobrze akceptowana), a SDSS J0927 + 2943 i 3C 186 są AGN, które prawdopodobnie zostały wyrzucone, ale nadal są wykrywalne.

— HDE 226868

Warto zauważyć, że oryginalny post nie pytał o supermasywne czarne dziury. Po prostu zwykłe stare czarne dziury. Czy mamy na myśli powiedzieć, że w centrum chmur Magellana nie ma czarnych dziur?

— S. Imp

Ogólnie przyjmuje się, że większość galaktyk ma w środku czarną dziurę. Wykryliśmy galaktyki, które jednak nie wydają się mieć czarnej dziury, więc nie jest to konieczne wymaganie ani gwarantowane znalezisko w każdym przypadku.

W przypadkach bez czarnej dziury postulowano, że grawitacja połączonych gwiazd i gazów wystarcza do utrzymania galaktyki razem.

— Kyle
źródło

Nawet w galaktykach ze środkowymi czarnymi dziurami grawitacja gwiazd i gazu (i ciemnej materii) wystarczy, aby utrzymać ją razem; czarna dziura prawie zawsze stanowi bardzo mały ułamek całości. (Np. Centralna czarna dziura Drogi Mlecznej stanowi około jednej dziesiątej tysięcznej masy gwiazd Drogi Mlecznej.)

— Peter Erwin

Przydałoby się trochę referencji.

— pela

Górna granica 1500 mas Słońca na dowolnym możliwym BH w centrum M33: iopscience.iop.org/article/10.1086/323481/meta

— Peter Erwin

@TED Ta analogia nie do końca działa, ponieważ wiemy, że czarne dziury w centrach galaktyk są tylko niewielką częścią masy całej galaktyki. Z drugiej strony układy planetarne są prawdopodobnie całkowicie zdominowane przez masę gwiazdy (gwiazd) - a nasz układ słoneczny jest już znacznie masywniejszy niż większość układów gwiazd. Oczywiście nasze obserwacje innych układów planetarnych są nadal bardzo ograniczone, więc mogą pojawić się pewne niespodzianki. Ale wiemy już, że możesz mieć złożone „układy planetarne” bez gwiazdy - wystarczy spojrzeć na Jowisza lub Saturna.

— Luaan

Myślę, że większość galaktyk - które są galaktykami karłowatymi, nie ma czarnych dziur.

— Rob Jeffries