Чрезвычайная черная дыра найдена в соседней галактике

Астрономы обнаружили черную дыру, не похожую ни на одну другую. Имея сто тысяч солнечных масс, она меньше черных дыр, которые мы нашли в центрах галактик, но больше черных дыр, рождаемых при взрыве звезд.

Это делает ее одной из единственных подтвержденных черных дыр средней массы – объект, который давно искали астрономы, рассказывают в Университете Юты.

«У нас есть очень четкие обнаружения черных дыр звездной массы, размером до 100 раз больше нашего Солнца, и сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, которые в миллионы раз превышают Солнце, но отсутствуют какие-либо измерения черных дыр между ними. Это большой пробел», – сказал Анил Сет, доцент астрономии в Университете Юты и соавтор соответствующего исследования. «Это открытие заполняет пробел».

Черная дыра была скрыта в B023-G078, огромном звездном скоплении в нашей ближайшей соседней галактике Андромеды. Долгое время считалось, что это шаровое звездное скопление, но исследователи утверждают, что B023-G078 является обнаженным ядром. Обнаженные ядра — это остатки небольших галактик, упавших в большие, а их внешние звезды были оторваны гравитационными силами. Осталось крохотное плотное ядро, вращающееся вокруг большей галактики, а в центре этого ядра – черная дыра.

«Раньше мы находили большие черные дыры в массивных, обнаженных ядрах, которые гораздо больше, чем B023-G078. Мы знали, что должны быть меньшие черные дыры в ядрах меньшей массы, но прямых доказательств никогда не было», — сказала ведущая автор работы Ренука Печетти из Ливерпульского университета Джона Мурса, которая начала исследования еще в Университете Юты. «Я думаю, что это достаточно очевидный случай, когда мы наконец-то нашли один из этих объектов».

Исследование было опубликовано 11 января 2022 года в The Astrophysical Journal.

Предвкушение, продолжительностью в десятилетие

B023-G078 был известен как массивное шаровое звездное скопление — сферическая совокупность звезд, тесно связанных гравитацией. Однако до этого было проведено только одно наблюдение за объектом, которое определило его общую массу – около 6,2 миллионов солнечных масс. Годами у Сет было чувство, что это нечто другое.

«Я знал, что объект B023-G078 является одним из самых массивных объектов в Андромеде и подумал, что он может быть кандидатом на обнаженное ядро. Но нам нужны были данные, чтобы доказать это. Мы обращались к разным телескопам, чтобы получить больше наблюдений на протяжении многих лет, и мои предложения всегда проваливались», - сказал Сет. «Когда в 2014 году мы обнаружили сверхмассивную черную дыру в ядре, обсерватория Джемини предоставила нам возможность изучить эту идею».

Новости по подобной теме:

		В нашей галактике найдена самая массивная черная дыра звездной массы
		Астрономы обнаружили крошечную черную дыру, неоднократно пробивающую газовый диск более крупной черной дыры
		Сверхмассивные черные дыры ненадолго просыпаются из глубокого сна благодаря измельченным ими звездам

С помощью новых данных наблюдений с обсерватории Джемини и изображений из космического телескопа Хаббла, Печетти, Сет и команда рассчитали распределение массы внутри объекта путем моделирования его светового профиля. Шаровое скопление имеет характерный световой профиль, который имеет ту же форму вблизи центра, что и во внешних областях. B023-G078 отличается. Свет в центре округлый, а затем становится более плоским в направлении к наружи. Химический состав звезд также меняется: в центре больше тяжелых элементов, чем у края объекта.

«Шаровые звездные скопления в основном образуются одновременно. В отличие от них эти обнаженные ядра могут иметь повторяющиеся эпизоды формирования, когда газ попадает в центр галактики и образует звезды. А другие звездные скопления могут быть затянуты в центр гравитационными силами галактики», – сказал Сет. «Это своего рода свалка для кучи разного материала. Поэтому звезды в обнаженных ядрах будут сложнее, чем в шаровых скоплениях. И это то, что мы наблюдали у B023-G078».

Исследователи использовали распределение массы объекта, чтобы спрогнозировать, как быстро должны двигаться звезды в любом данном месте скопления и сравнили это со своими данными. С наибольшей скоростью звезды вращались вокруг центра. Когда они построили модель без черной дыры, звезды в центре были слишком медленными по сравнению с их наблюдениями. Когда они добавили черную дыру, они получили скорость, соответствующую данным. Черная дыра дополняет доказательства того, что этот объект является обнаженным ядром.

«Полученные нами скорости звезд дают нам прямое доказательство того, что в центре есть какая-то темная масса», - сказала Печетти. «Очень трудно образовывать большие черные дыры в шаровых скоплениях. Но если это в обнаженном ядре, значит, там уже должна быть черная дыра, оставшаяся как остаток от упавшей в большую галактики».

Исследователи надеются наблюдать больше обнаженных ядер, которые могут содержать больше черных дыр промежуточной массы. Это возможность узнать больше о популяции черных дыр в центрах галактик малой массы, а также узнать, как галактики строятся из меньших строительных блоков.

«Мы знаем, что большие галактики образуются, как правило, в результате слияния меньших галактик, но эти оголенные ядра позволяют нам расшифровать детали тех прошлых взаимодействий», — сказал Сет.

Среди других авторов исследования – ученые из Гарвард-Смитсоновского Центра астрофизики, Университета штата Мичиган, Института астрофизики Лейбница в Потсдаме, Европейского космического агентства, Института астрономии Макса Планка и астрономической обсерватории Страсбурга.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры