Карликовая галактика Segue 1 — один из самых маленьких и тёмных спутников Млечного Пути. Она располагается в созвездии Льва на расстоянии 75 тысяч световых лет, её масса — около 600 000 солнечных масс, а светимость всего в 300 раз превышает светимость Солнца. Галактика населена старыми тёмными звёздами с возрастом более 12 миллиардов лет. Такие объекты весят слишком мало, и звёздной массы недостаточно, чтобы удержать её звёзды от рассеивания, поэтому недостающие силы гравитации объясняют наличием тёмной материи или чёрной дыры. Моделирование показывает, что в центре Segue 1 находится чёрная дыра, но она аномально крупная для этого типа карликовых объектов.
До недавнего времени считалось, что звёзды галактики Segue 1 удерживаются вместе благодаря тёмной материи. Действительно, приведённые цифры показывают, что у галактики очень малая часть массы приходится на видимое звёздное вещество. В астрономии для характеристики таких соотношений используется параметр, который называется отношением масса-светимость. Для этой галактики он аномально высок. Обычно «недостающую» видимую массу списывают на тёмную материю или на чёрную дыру в центре галактики, вопрос в их соотношении для конкретного объекта.
Для маленьких галактик-спутников слишком массивные чёрные дыры не очень характерны, поэтому в Segue 1 подозревали аномальную концентрацию тёмной материи. Но недавние результаты моделирования на суперкомпьютерах указывают на другое направление. Исследователи создали сотни тысяч сложных моделей распределения вещества галактики, в каждой из которых отображались предсказанные траектории движения звёзд Segue 1 с учётом различных потенциальных факторов — от разных распределений плотности тёмной материи до наличия чёрной дыры.
После этого нужно было отфильтровать звёзды на окраинах Segue 1, удалив те, которые находятся под доминирующим влиянием Млечного Пути. Затем составили карту скоростей и направлений движений оставшихся звёзд. Такие карты уже можно сравнивать с моделями и аналогичными картами у известных галактик. Звёзды, расположенные близко к центру карликовой галактики, двигаются по быстрым и плотным орбитам. Такое распределение скоростей указывает на наличие чёрной дыры. Модели с высокой долей тёмной материи или с тёмной материей и чёрной дырой, напротив, плохо согласуются с реальной картиной — обычно они дают более плавную картину распределения скоростей как функции расстояния до центра галактики. Итак, предпочтительная модель строения галактики — чёрная дыра в центре и некоторое гало из тёмной материи.
Чёрная дыра в карликовой галактике не противоречит нашим знаниям о таких объектах. Астрономам известны небольшие галактики с чёрными дырами, и только в небольшом проценте случаев речь идёт о сверхмассивном объекте в их центре. Чёрные дыры в карликовых галактиках находятся в диапазоне масс промежуточных чёрных дыр — с массами от 100 до 100 000 солнечных (название означает, что они занимают нишу между «солнечными дырами звёздной массы» и сверхмассивными объектами вроде находящейся в центре нашей Галактики). Но оценка размеров чёрной дыры в центре галактики Segue 1 даёт неожиданный результат — 450 000 масс Солнца. Такой объект в несколько раз превышает массу всех звёзд в этой микрогалактике (около 100 000 масс Солнца). У большинства галактик масса центральной чёрной дыры не превышает массу её звёзд. Например, объект Sagittarius A* — чёрная дыра в центре Млечного Пути имеет массу 4,3 миллиарда масс Солнца, а все звёзды в галактике «весят» 60 миллиардов. Одно из возможных объяснений аномалии — раньше Segue 1 была гораздо более крупной галактикой и звёзд в ней было намного больше, но со временем Млечный Путь «вытянул» значительную часть её звёзд.
Есть и другое объяснение, которое выглядит более заманчиво для астрофизиков в свете недавних открытий телескопа Джеймса Уэбба. Segue 1 похожа на новый класс галактик (или, возможно, объектов другой природы), которые удалось обнаружить при помощи этой обсерватории. Рабочее название этого класса объектов — «маленькие красные точки» (Little Red Dots, LRD), и об их открытии сообщили только в марте 2024 года. Пока что астрофизики считают, что это ранние прото-галактики, существовавшие от 0,6 до 1,6 миллиардов лет после Большого Взрыва. Они развивались с огромными чёрными дырами и небольшим количеством звёзд. Они расположены в отдалённых уголках Вселенной, и сложно сказать о них что-то определённое. Максимум, что можно пока сделать — изучить особенности их спектра, особенно в инфракрасном диапазоне (в котором и работает телескоп Джеймса Уэбба), кроме того, они находятся уже на пределе возможностей обсерватории. Если Segue 1 действительно относится к этому классу галактик, то астрономы получают возможность исследовать такой объект, находящийся почти у нас под боком.
Но вне зависимости от того, какое из объяснений верно, микрогалактика поблизости заставляет пересмотреть представления о возникновении и эволюции карликовых галактик — в таких небольших и неприметных объектах можно найти много сюрпризов.
