Надзвичайну чорну діру знайдено в сусідній галактиці

Астрономи виявили чорну діру, не схожу на жодну іншу. Маючи сто тисяч сонячних мас, вона менша за чорні діри, які ми знайшли в центрах галактик, але більша за чорні діри, які народжуються під час вибуху зірок.

Це робить її однією з єдиних підтверджених чорних дір середньої маси — об’єкт, який давно шукали астрономи, розповідають в Університеті Юти.

«У нас є дуже чіткі виявлення чорних дір зоряної маси, розміром до 100 разів більше нашого Сонця, та надмасивних чорних дір у центрах галактик, які в мільйони разів перебільшують Сонце, але відсутні будь-які вимірювання чорних дір між ними. Це велика прогалина», - сказав Аніл Сет, доцент астрономії в Університеті Юти та співавтор відповідного дослідження. «Це відкриття заповнює прогалину».

Чорна діра була прихована в B023-G078, величезному зоряному скупченні в нашій найближчій сусідній галактиці Андромеди. Довгий час вважалося, що це кулясте зоряне скупчення, але дослідники стверджують, що натомість B023-G078 є оголеним ядром. Оголені ядра — це залишки невеликих галактик, які впали в більші, а їхні зовнішні зорі були відірвані гравітаційними силами. Залишилося крихітне щільне ядро, яке обертається навколо більшої галактики, а в центрі цього ядра — чорна діра.

«Раніше ми знаходили великі чорні діри в масивних, оголених ядрах, які набагато більші, ніж B023-G078. Ми знали, що мають бути менші чорні діри в ядрах меншої маси, але прямих доказів ніколи не було», — сказала провідна авторка роботи Ренука Печетті з Ліверпульського університету Джона Мурса, яка розпочала дослідження ще в Університеті Юти. «Я думаю, що це досить очевидний випадок, коли ми нарешті знайшли один із цих об’єктів».

Дослідження було опубліковано 11 січня 2022 року в “The Astrophysical Journal”.

Передчуття, тривалістю у десятиліття

B023-G078 було відоме як масивне кулясте зоряне скупчення — сферична сукупність зірок, тісно зв’язаних гравітацією. Проте до цього було проведено лише одне спостереження за об’єктом, яке визначило його загальну масу — близько 6,2 мільйона сонячних мас. Роками у Сет було відчуття, що це дещо інше.

«Я знав, що об’єкт B023-G078 є одним із найбільш масивних об’єктів в Андромеді, і подумав, що він може бути кандидатом на оголене ядро. Але нам потрібні були дані, щоб довести це. Ми зверталися до різних телескопів, щоб отримати більше спостережень упродовж багатьох років, і мої пропозиції завжди провалювалися», - сказав Сет. «Коли у 2014 році ми виявили надмасивну чорну діру в ядрі, обсерваторія Джеміні надала нам можливість дослідити цю ідею».

Новини за подібною темою:

		За допомогою рентгенівських телескопів з′ясовано, чому чорні діри «гальмують» своє зростання
		Аналіз гравітаційних хвиль показав, що чорна діра й нейтронна зоря перед злиттям оберталися по дивній траєкторії
		Астрономи стали свідками "тихого" перетворення зорі на чорну діру

За допомогою нових даних спостережень з обсерваторії Джеміні та зображень з космічного телескопа Хаббла, Печетті, Сет та їхня команда розрахували розподіл маси всередині об’єкта шляхом моделювання його світлового профілю. Кулясте скупчення має характерний світловий профіль, який має ту ж форму поблизу центру, що й у зовнішніх областях. B023-G078 відрізняється. Світло в центрі округле, а потім стає більш плоским у напрямку назовні. Хімічний склад зірок також змінюється: у центрі більше важких елементів, ніж біля краю об’єкта.

«Кулясті зоряні скупчення в основному утворюються водночас. На відміну від них, ці оголені ядра можуть мати повторювані епізоди формування, коли газ потрапляє в центр галактики та утворює зорі. А інші зоряні скупчення можуть бути затягнуті в центр гравітаційними силами галактики», - сказав Сет. «Це свого роду сміттєзвалище для купи різного матеріалу. Тому зорі в оголених ядрах будуть складнішими, ніж у кульових скупченнях. І це те, що ми спостерігали в B023-G078».

Дослідники використовували розподіл маси об’єкта, щоб спрогнозувати, як швидко повинні рухатися зорі в будь-якому даному місці скупчення, та порівняли це зі своїми даними. З найбільшою швидкістю зорі оберталися навколо центру. Коли вони побудували модель без чорної діри, зорі в центрі були занадто повільними в порівнянні з їхніми спостереженнями. Коли вони додали чорну діру, вони отримали швидкість, яка відповідала даним. Чорна діра доповнює докази того, що цей об’єкт є оголеним ядром.

«Отримані нами швидкості зірок дають нам прямий доказ того, що в центрі є якась темна маса», — сказала Печетті. «Дуже важко утворювати великі чорні діри у кульових скупченнях. Але якщо це в оголеному ядрі, значить, там вже має бути чорна діра, яка залишилася як залишок від меншої галактики, що впала в більшу».

Дослідники сподіваються спостерігати більше оголених ядер, які можуть містити більше чорних дір проміжної маси. Це можливість дізнатися більше про популяцію чорних дір у центрах галактик малої маси, а також дізнатися про те, як галактики будуються з менших будівельних блоків.

«Ми знаємо, що великі галактики утворюються, як правило, внаслідок злиття менших галактик, але ці оголені ядра дозволяють нам розшифрувати деталі тих минулих взаємодій», — сказав Сет.

Серед інших авторів дослідження — вчені з Гарвард-Смітсонівського Центру астрофізики, Університету штату Мічиган, Інституту астрофізики Лейбніца у Потсдамі, Європейського космічного агентства, Інституту астрономії Макса Планка та астрономічної обсерваторії Страсбурга.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Чорні діри