За допомогою космічного телескопа Hubble астрономи виявили найближчу до Землі надмасивну чорну діру – космічного гіганта, який «застиг у часі».
Як приклад «чорної діри середньої маси», яку важко виявити, цей об’єкт може бути відсутньою ланкою в розумінні зв’язку між зоряною масою та надмасивними чорними дірами. Схоже, що чорна діра має масу приблизно 8200 мас Сонця, що робить її набагато масивнішою за чорні діри зіркової маси, маса яких у 5-100 разів перевищує масу Сонця, і набагато меншою за надмасивні чорні діри. , які мають масу від мільйонів до мільярдів маси Сонця. Найближча чорна діра зоряної маси, яку виявили вчені, називається Gaia-BH1, і вона розташована всього в 1560 світлових роках від нас.
З іншого боку, нещодавно відкрита чорна діра середньої маси розташована в дивовижному скупченні близько десяти мільйонів зірок під назвою Омега Центавра, яке розташоване приблизно в 18 тисячах світлових років від Землі.
Цікаво, що той факт, що «заморожена» чорна діра, схоже, припинила своє зростання, підтверджує ідею, що Омега Центавра є залишками стародавньої галактики, яку ми поглинули.
пов’язані: Подивіться, як надмасивна чорна діра захоплює «нечіткий» диск у цій симуляції
Це свідчить про те, що Омега Центавра насправді є ядром окремої молодої галактики, еволюція якої була зупинена, коли її поглинув Чумацький Шлях. Якби ця подія не відбулася, ця проміжна чорна діра могла б досягти надмасивного стану, як надмасивна чорна діра Чумацького Шляху, Стрілець A* (Sgr A*), яка має масу в 4,3 мільйона разів більшу за масу Сонця та розташована на відстані 27 000 світлових років від Землі.
Знайди те, чого не вистачає
Вчені вже давно знають, що не всі чорні діри однакові. Хоча відомо, що чорні діри зіркової маси утворюються в результаті колапсу зірок, маса яких принаймні у вісім разів перевищує масу Сонця, надмасивні чорні діри повинні мати інше походження. Це тому, що жодна зірка не є настільки масивною, щоб зруйнуватися і залишити залишки цієї чорної діри. Мільйони У багато разів більше сонця.
Тому вчені припускають, що надмасивні чорні діри народжуються і ростуть в результаті злиття ланцюжків чорних дір, які поступово збільшуються в розмірах. Це було доведено відкриттям брижів у просторі-часі, які називаються гравітаційними хвилями, які виходять від злиття чорних дір.
Процес злиття та зростання чорних дір у поєднанні з величезним розривом у масі між чорними дірами зіркової маси та надмасивними чорними дірами означає, що має бути велика кількість чорних дір середнього розміру.
Однак ці чорні діри середньої маси з масами від кількох сотень до кількох тисяч сонячних мас, здається, здебільшого уникли виявлення. Це пояснюється тим, що ці гігантські чорні діри середнього розміру, як і всі чорні діри, мають зовнішні межі, які називаються горизонтами подій.
Горизонт подій – це точка, в якій гравітаційний вплив чорної діри стає настільки масивним, що навіть світло не може вирватися. Таким чином, чорні діри можна побачити у світлі лише в тому випадку, якщо вони оточені матеріалом, яким вони харчуються, який світиться під час нагрівання, або вони розпадаються на частини та живляться нещасною зіркою під час так званої «приливної події» (TDE).
Проміжні чорні діри, як та в Омега Центавра, не оточені великою кількістю матерії і не харчуються.
Це означає, що астрономи повинні бути певними навичками, шукаючи такі чорні діри. Вони використовують гравітаційні ефекти, які ці порожнечі чинять на матерію, наприклад зірки, що обертаються навколо них, або світло, яке проходить через них. Нова команда дослідників використала перший метод.
Розгінна зірка
Пошуки цієї проміжної чорної діри почалися в 2019 році, коли Надін Ноймаєр з Інституту астрономії Макса Планка (MPIA) і Аніл Сет з Університету Юти розробили дослідницький проект, щоб покращити наше розуміння історії формування Омеги Центавра.
Зокрема, дослідники разом із Максиміліаном Хаберлом, докторантом Інституту космічної науки Макса Планка, хотіли знайти в Омезі Центавра швидкорухомі зірки, які б довели, що зоряне скупчення має масивну, щільну або компактну чорну діру. центральний привід». Подібний метод використовувався для визначення маси та розміру Sgr A* за допомогою групи швидкорухомих зірок у ядрі Чумацького Шляху.
Хаберле та його команда використали понад 500 зображень Хаббла цього зоряного скупчення, щоб створити масивну базу даних руху зірок в Омезі Центавра, вимірявши швидкості приблизно 1,4 мільйона зірок. Цей повторний знімок Омеги Центавра, який Хаббл зробив не з наукового інтересу, а для калібрування своїх інструментів, був ідеальним набором даних для місії команди.
«Шукати високошвидкісні зірки та документувати їхній рух — це все одно, що шукати голку в стозі сіна», — сказав Хаберле. Зрештою команда знайшла не одну голку, а одну голку. Сім «Зірки, схожі на голки в стоги сіна», які рухаються на величезній швидкості в невеликій області в центрі Омеги Центавра.
Висока швидкість цих зірок зумовлена концентрованою масою поблизу. Якби команда знайшла лише одну швидку зірку, було б неможливо визначити, чи була її швидкість результатом великої центральної маси поблизу, чи ця зірка була зіркою-втікачем, що рухалася дуже швидко по прямій траєкторії – за відсутності будь-якої центральної маси.
Спостереження та вимірювання різних швидкостей і напрямків руху семи зірок дозволили дійти такого висновку. Вимірювання виявили центральну масу, еквівалентну 8200 сонцям, тоді як візуальні огляди області не виявили жодних зіркоподібних об’єктів. Це саме те, що ми очікували б знайти, якби в цьому регіоні існувала чорна діра, яку команда визначила як «світлові місяці».
Той факт, що наша галактика достатньо зріла, щоб у своєму серці виростити надмасивну чорну діру, означає, що вона, можливо, пережила межу наявності багатьох чорних дір середньої маси. Команда каже, що ця діра існує в Чумацькому Шляху, тому що канібалізм її материнської галактики призвів до зниження процесів її росту.
Хаберле сказав: «Попередні дослідження підняли такі важливі питання: де розташовані високошвидкісні зірки? Тепер у нас є відповідь на це питання та підтвердження того, що зірка Омега Центавра містить чорну діру середньої маси 18 тисяч світлових років, це «найближчий відомий приклад надмасивної чорної діри».
Звичайно, це насправді не змінює статусу Sgr A* як найближчої до Землі надмасивної чорної діри або статусу Gaia BH1 як найближчої до Землі чорної діри зоряної маси, але це дає деяку впевненість у тому, що вчені знаходяться на правильний шлях, коли вони думають про те, як наша чорна діра взагалі могла стати центральною для космічного гіганта.
Дослідження команди було опубліковано в середу (10 липня) в журналі Nature.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
