Астрономы обнаружили редкую черную дыру: «недостающее звено» в ближайшем крупном галактическом соседе Млечного Пути
Описанная как «непохожая ни на что другое», черная дыра была обнаружена в звездном скоплении под названием B023-G078 в галактике Андромеда.
Ученые говорят, что нашли черную дыру «промежуточной массы», «не похожую ни на одну другую». Черные дыры промежуточной массы имеют массу в 100 000 раз больше массы нашего Солнца. Они больше, чем звездные черные дыры, но меньше, чем сверхмассивные черные дыры.
Новое исследование показало, что в ближайшем большом галактическом соседе Млечного Пути была обнаружена редкая черная дыра «недостающее звено», пишет dailymail.co.uk.
Астрономы говорят, что черная дыра имеет «промежуточную массу» и является редким третьим типом черной дыры, который был обнаружен только недавно.
Описанная как «непохожая ни на что другое», черная дыра была обнаружена в звездном скоплении под названием B023-G078 в галактике Андромеда.
Андромеда, также известная как Мессье 31 или М 31, является ближайшей большой спиральной галактикой к нашей галактике Млечному Пути.
Эта недавно обнаруженная черная дыра имеет массу, в 100 000 раз превышающую массу нашего Солнца, что делает ее меньше, чем черные дыры, обнаруженные в центрах галактик (сверхмассивные черные дыры), но больше, чем черные дыры, возникающие при взрывах звезд (звездные черные дыры).
Одна из теорий состоит в том, что черные дыры промежуточной массы могут быть семенами, из которых вырастают сверхмассивные черные дыры.
Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, было основано на данных спектрографа интегрального поля ближней инфракрасной области (NIFS) на телескопе Gemini North на Гавайях.
Астрономы измеряют массу черной дыры, отслеживая движение газа и пыли, вращающихся вокруг нее.
Это можно сделать на многих длинах волн, например, путем измерения положения звезд, вращающихся вокруг черной дыры, в оптических длинах волн.
Автор исследования Анил Сет, адъюнкт-профессор астрономии в Университете штата Юта, сказал, что это открытие заполняет пробел между очень большими и очень маленькими черными дырами, которые, как известно, существуют.
«У нас есть очень хорошие результаты обнаружения самых больших черных дыр звездной массы, в 100 раз превышающих размер нашего Солнца, и сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, которые в миллионы раз больше нашего Солнца», — сказал он.
«Но между ними нет никаких измерений черного — это большой разрыв. Это открытие заполняет пробел».
Три типа черной дыры
Звездный: от пяти до нескольких десятков солнечных масс.
Промежуточная масса: от 100 до 100 000 солнечных масс.
Сверхмассивные: от миллионов до миллиардов масс Солнца.
Черная дыра была обнаружена внутри B023-G078, огромного звездного скопления в Андромеде с массой Солнца 6,2 миллиона.
Долгое время считавшееся шаровым звездным скоплением, исследователи утверждают, что B023-G078 на самом деле является лишенным ядра — остатком маленькой галактики, которая попала в большую галактику, а ее внешние звезды были удалены гравитационными силами.
Осталось крошечное плотное ядро, вращающееся вокруг большей галактики, а в центре этого ядра — черная дыра.
«Ранее мы находили большие черные дыры в массивных ядрах, которые намного больше, чем B023-G078», — сказал ведущий автор Ренука Печетти из Ливерпульского университета имени Джона Мура.
«Мы знали, что в ядрах с меньшей массой должны быть черные дыры меньшего размера, но прямых доказательств никогда не было. Я думаю, что это довольно очевидный случай, когда мы наконец нашли один из этих объектов».
Шаровое скопление имеет характерный световой профиль, который имеет ту же форму вблизи центра, что и во внешних областях.
Но B023-G078 отличается — свет в центре круглый, а затем становится более плоским, двигаясь наружу.
Химический состав звезд тоже меняется: в звездах в центре больше тяжелых элементов, чем у края объекта.
«Шаровые звездные скопления в основном формируются в одно и то же время», — сказал профессор Сет.
«Напротив, у этих лишенных ядер могут быть повторяющиеся эпизоды образования, когда газ падает в центр галактики и образует звезды. И другие звездные скопления могут быть притянуты к центру гравитационными силами галактики. Это своего рода свалка для кучи разных вещей. Итак, звезды в полосатых ядрах будут сложнее, чем в шаровых скоплениях. И это то, что мы видели в B023-G078».
Исследователи надеются обнаружить больше разорванных ядер, которые могут содержать больше черных дыр промежуточной массы.
В сентябре 2020 года исследователи из Австралии, работающие в рамках международного сотрудничества по изучению гравитационных волн, сообщили о первом прямом наблюдении черной дыры промежуточной массы.
Примерно в 150 раз тяжелее нашего Солнца, она родилась в результате слияния двух меньших (но все же очень больших) черных дыр на расстоянии 17 миллиардов световых лет.
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ ИМЕЮТ ТАКОЕ СИЛЬНОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ, ЧТО ДАЖЕ СВЕТ НЕ МОЖЕТ ИЗБЕЖАТЬ.
Черные дыры настолько плотны, а их гравитационное притяжение настолько сильно, что никакая форма излучения не может ускользнуть от них, даже свет.
Они действуют как интенсивные источники гравитации, собирающие вокруг себя пыль и газ. Считается, что их сильное гравитационное притяжение — это то, вокруг чего вращаются звезды в галактиках.
Как они формируются, до сих пор плохо изучено. Астрономы считают, что они могут образоваться, когда большое облако газа, в 100 000 раз больше Солнца, коллапсирует в черную дыру.
Многие из этих семян черных дыр затем сливаются, образуя гораздо более крупные сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центре каждой известной массивной галактики.
В качестве альтернативы сверхмассивное семя черной дыры может исходить от гигантской звезды, примерно в 100 раз превышающей массу Солнца, которая в конечном итоге превращается в черную дыру после того, как у нее заканчивается топливо и она коллапсирует.
Когда эти гигантские звезды умирают, они также становятся «сверхновыми», происходит огромный взрыв, который выбрасывает материю из внешних слоев звезды в глубокий космос.
ЗВЕЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ.
Как следует из названия, звездные скопления — это группы от сотен до миллионов звезд, имеющих общее происхождение, и все они гравитационно связаны на протяжении нескольких миллиардов лет.
Есть два типа звездных скоплений — рассеянные и шаровые. Шаровые скопления представляют собой плотные шары, состоящие примерно из миллиона древних звезд, связанных гравитацией. Рассеянные скопления намного моложе и меньше шаровых скоплений.
По мнению экспертов из Пенсильванского государственного университета, возраст рассеянных скоплений обычно составляет несколько десятков или сотен миллионов лет, тогда как возраст шаровых скоплений обычно составляет от 12 до 13 миллиардов лет.
32.2к