Сюжет этой таинственной истории о невидимой массе, скрывающейся внутри крупнейшего скопления звезд в галактике Млечный Путь, только что стал еще более запутанным.
В самом сердце Омеги Центавра, гигантском скоплении гравитационно связанных звезд на расстоянии более 17 000 световых лет от нас, астрономы только что обнаружили доказательства существования целого роя черных дыр звездной массы .
Это открытие представляет некоторые интересные проблемы, сосредоточенные вокруг того факта, что предыдущие исследования предполагали, что масса была одной большой черной дырой , в тысячи раз превышающей массу Солнца. Но изучение истинной природы тьмы, которая таится в Омеге Центавра, приближает нас к решению этих проблем.
«Мы давно знаем о сверхмассивных черных дырах в центрах галактик и о меньших черных дырах звездной массы в пределах нашей собственной галактики. Однако идея о черных дырах промежуточной массы, которые могли бы заполнить пробел между этими крайностями, остается недоказанной», — объясняет астрофизик Андрес Баньярес Эрнандес из Института астрофизики Канарских островов в Испании.
«Изучая Омегу Центавра — остаток карликовой галактики — мы смогли усовершенствовать наши методы и сделать шаг вперед в понимании того, существуют ли такие черные дыры и какую роль они могут играть в эволюции звездных скоплений и галактик. Эта работа помогает разрешить двадцатилетний спор и открывает новые двери для будущих исследований».
Омега Центавра — это шаровое скопление — большой, плотный, сферический шар звезд, крепко связанных вместе гравитацией. Его
диаметр составляет около 150 световых лет , и он содержит около 10 миллионов звезд. Считается, что это
остаток ядра карликовой галактики,
Gaia Sausage , которая давным-давно была поглощена Млечным Путем.
Астрономы полагают, что карликовые галактики могут быть подобны полноразмерным галактикам в миниатюре: вместо сверхмассивной черной дыры в своем ядре, масса которой в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца, карликовая галактика может содержать черную дыру средней массы, которая составляет от ста до миллиона масс Солнца.
Черные дыры средней массы, или IMBH, очень востребованы астрономами. Мы думаем, что они существуют, потому что должна быть какая-то связь между черными дырами звездной массы, которые образуются из мертвых массивных звезд, и сверхмассивными монстрами, вокруг которых вращаются галактики, но мы нашли очень мало доказательств их существования .
Но черные дыры, если только они не питаются активно, не выдают свое местоположение легко. Нам нужно найти косвенные доказательства того, что они там есть. Было проведено много исследований по отслеживанию движения звезд внутри Омеги Центавра, чтобы выяснить, можно ли объяснить их движение орбитой вокруг невидимой центральной массы – скрытой IMBH.
Многочисленные исследования показали, что
ответ да – похоже, в Омеге Центавра есть скрытая масса.
В статье, опубликованной ранее в этом году, эта масса была уточнена до 8200 солнечных масс. Хотя диапазон масс для IMBH официально не определен, и астрономы, как известно, подгоняют определение под то, что им нужно, 8200 солнечных масс полностью входят в диапазон всех IMBH.
Однако это только в том случае, если эта масса представляет собой один объект, а не рой. Астрономы считали, что рой был бы гораздо менее вероятен, поскольку гравитационное взаимодействие между черными дырами и другими звездами могло бы заставить их вылететь из центра скопления по своему усмотрению.
Группа ученых под руководством Баньяреса Эрнандеса хотела узнать больше о черной дыре средней массы, предположительно находящейся в созвездии Омега Центавра, поэтому они добавили новый набор данных в свой анализ скопления.
Они добавили ускорения пульсаров в свои расчеты. Пульсары представляют собой подмножество нейтронных звезд, которые вращаются очень, очень быстро, много раз в секунду, испуская при этом пучки радиоволн из своих полюсов. Когда эти пучки проносятся мимо Земли, они заставляют звезду пульсировать, как космический маяк.
Поскольку периоды вращения пульсаров можно измерить очень точно, ученые могут использовать звезды для измерения других вещей, таких как движение, положение и ускорение, также очень точно. Их можно обнаружить в изменениях во времени импульсов.
Согласно моделированию и расчетам группы с учетом дополнительных данных
пульсара , движения звезд в центре Омеги Центавра лучше всего можно объяснить роем небольших черных дыр звездной массы — тех, которые образуются из сколлапсировавших ядер массивных звезд, когда они умирают.
Но это не совсем гвоздь в гроб для присутствия IMBH. Возможно, что черные дыры звездной массы и промежуточной массы сосуществуют. Фактически, это даже может решить некоторые проблемы поиска роя.
Черные дыры звездной массы могут быть связаны, как и другие звезды, гравитацией IMBH. И если IMBH образуются в результате иерархических слияний черных дыр звездной массы, обнаружение их обоих вместе может быть ключом к пониманию того, как растут гигантские черные дыры.
«Охота за неуловимыми черными дырами средней массы продолжается. Одна из них все еще может находиться в центре Омеги Центавра, но наша работа предполагает, что ее масса должна быть менее 6000 масс Солнца и она должна находиться рядом со скоплением черных дыр звездной массы», — говорит астрофизик Джастин Рид из Университета Суррея в Великобритании.
«Однако есть все шансы, что мы скоро его найдем. Пульсары все больше и больше ускоряются, что позволяет нам заглядывать в центры плотных звездных скоплений и искать черные дыры точнее, чем когда-либо прежде».
Прочитайте что такое взгляд в будущее