Черные дыры (ЧД), которые расположены далеко от центра галактики, называют блуждающими. Они могут оказаться там после слияния двух галактик. Если у каждой из них была своя ЧД, после объединения одна может остаться на удаленной орбите и еще долго двигаться вокруг центра новой системы. Постепенно такой объект теряет скорость и смещается ближе к ядру. Правда, этот процесс может занять миллиарды лет. Особенно медленно он идет в небольших галактиках.
Распространенность блуждающих ЧД астрономы изучили с помощью космологической гидродинамической симуляции ASTRID. Исследовательская группа под руководством Эммы Джейн Уэллер (Emma Jane Weller) из Йельского университета (США) проследила эволюцию галактик со звездными массами от 10 миллионов до триллиона масс Солнца на протяжении примерно 12,6 миллиарда лет.
Ученые рассчитали так называемую долю заселенности черными дырами — то есть количество галактик определенной массы, в которых содержится хотя бы одна массивная ЧД. Отдельно учли центральные и блуждающие объекты.
Выяснилось, что почти во всем изученном диапазоне масс и эпох практически каждая галактика содержала хотя бы одну черную дыру. В небольших галактиках со временем менялось не число черных дыр, а их положение. К современной эпохе ЧД все реже находились в центре галактики и все чаще вдали от него.
Этот эффект, судя по всему, связан со слиянием галактик. После таких событий черная дыра может надолго остаться вдали от центра новой системы. Особенно характерно это для маломассивных галактик, где ЧД медленнее приближается к центру и потому дольше остается на удаленной орбите.
Таким образом, отсутствие черной дыры в ядре галактики еще не означает, что последняя ее вообще лишена. ЧД может располагаться на окраине, а ее положение указывает на прошлое слияние. Так можно восстановить историю галактики и понять, как она менялась со временем.
Отдельно исследователи рассмотрели активно поглощающие вещество ЧД. Их оказалось много меньше, особенно в современной Вселенной. Блуждающие ЧД, в свою очередь, почти всегда были малоактивными. Дело в том, что вдали от галактического центра плотного газа для питания меньше.
Это означает, что поиск только активных галактических ядер может пропускать значительную часть ЧД. По таким наблюдениям можно скорее судить о том, как часто черные дыры активно поглощают вещество, нежели о том, как часто они вообще встречаются в галактиках.
Кроме того, небольшие галактики лучше сохраняют следы того, какими были первые ЧД. В массивных системах эта информация стирается в результате многочисленных слияний и роста черных дыр. А вот в маломассивных галактиках различия между сценариями их образования заметнее.
Результаты научной работы, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters, получены с помощью симуляции ASTRID и зависят от заложенных в нее физических моделей. Исследование тем не менее показало, что для изучения истории галактик важно определять, где именно находится ЧД. Значит, блуждающие космические «монстры» вполне могут оказаться следом слияний, произошедших миллиарды лет назад.