Интернациональная группа астрофизиков собрала убедительные доказательства того, что взаимодействия галактик инициируют быстрый рост находящихся в их центрах сверхмассивных чёрных дыр.

Связь между аккрецией на сверхмассивную чёрную дыру и образованием активного ядра галактики (active galactic nucleus, AGN) была установлена в шестидесятых годах прошлого века. Выделить физический процесс, ответственный за эту аккрецию, гораздо сложнее; теоретики рассматривали самые разные варианты, и в последние годы популярность приобрела гипотеза о том, что вещество направляется к ядру, способствуя звездообразованию и появлению AGN, при слиянии галактик или их взаимодействии друг с другом.

Эта гипотеза подтверждается результатами наблюдений сверхъярких инфракрасных галактик — «побочных продуктов» крупных слияний. Центральные области ИК-галактик отличаются высокой концентрацией газа, «топлива» для чёрной дыры, и доля AGN в них увеличивается пропорционально инфракрасной светимости, достигая чрезвычайно высоких значений.

В новой работе, напротив, обсуждаются галактики самых разных типов, попавшие в поле COSMOS, занимающее два квадратных градуса в созвездии Секстанта. Эта область неба изучалась основными космическими обсерваториями («Хабблом», «Спитцером», «Чандрой», XMM-Newton) и наземными телескопами — к примеру, «Субару» и «Очень большим телескопом». Последний был задействован в проекте zCOSMOS, по результатам которого астрономы составили обширный спектроскопический каталог, содержащий точные значения красного смещения z для нескольких десятков тысяч галактик.

Рассмотрев каталог zCOSMOS, авторы отобрали 10 964 галактики, которые находились в поле обзора «Чандры» (рентгеновские данные с этого телескопа необходимы для поиска AGN). Затем число галактик сократили до 3 481, установив довольно узкий интервал красного смещения (0,25 < z < 1,05) и минимально допустимую звёздную массу (2,5•10¹⁰ солнечной).

На следующей стадии исследования в составленной выборке были отмечены кинематические пары, наблюдаемое расстояние между элементами которых не превосходит 143 кпк, а разность лучевых скоростей не превышает 500 км/с. Завершая подготовительный этап, учёные выделили все AGN (критерием активности стала рентгеновская светимость в диапазоне 0,5–10 кэВ, превышающая 2•10⁴² эрг/с).

Полученные значения использовалось для расчёта частоты появления AGN в кинематических парах, где вероятность взаимодействия галактик, очевидно, высока, и в одиночных галактиках.

Как оказалось, доля активных ядер в группе «одиночек» составляет 5,03 ± 0,45 процента, а в кинематических парах поднимается до 7,30 ± 1,17 процента. Если определение пары сделать более жёстким, снизив максимально допустимое расстояние между её элементами до 75 кпк, доля AGN возрастёт до 9,75 ± 2,15 процента. Интересно, что частота появления AGN также увеличивалась по мере того, как массы галактик, составляющих пару, выравнивались.

Авторы также попробовали оценить «истинное» количество AGN в выборке методом Монте-Карло. В этих расчётах связь между взаимодействием галактик и активностью их ядер стала даже более заметной: если в кинематических парах доля AGN практически не изменилась и составила 9,7^+2,3_–1,7процента, то у одиночных галактик она упала сразу до 3,8^+0,3_–0,4 процента.