Вокруг источника Стрелец A* в центре нашей Галактики обнаружили тысячи чёрных дыр

Вт, Май 22, 2018 - 12:53 / Категория:

Проанализировав данные от рентгеновской обсерватории «Чандра», астрономы обнаружили доказательства присутствия тысяч чёрных дыр, расположенных около центра нашего Млечного Пути.


Эта невообразимая россыпь чёрных дыр включает в себя объекты, по массе сопоставимые со звездой, то есть от 5 до 30 раз массивнее нашего Солнца. Эти новые чёрные дыры были найдены в окрестностях трёх световых лет, что является очень коротким расстоянием в масштабах космического пространства, вокруг сверхмассивной чёрной дыры, расположившейся в центре нашей Галактики и известной под названием Стрелец A* (Sagittarius A*, Sgr A*).

Теоретические исследования динамики поведения звёзд в галактиках указали, что значительная часть населения чёрных дыр звёздной массы (примерно 20000 объектов) могла дрейфовать в течение многих эпох в направлении центра галактики и в конечном итоге собраться вокруг Sgr A*. Такое аналитическое исследование, проведённое по данным «Чандры», является первым реальным доказательством наличия такого количества чёрных дыр.

Известно, что чёрная дыра совершенно не видна, если на неё пытаться смотреть как на звезду или планету. Однако чёрная дыра или нейтронная звезда, находящаяся в бинарной звёздной системе, может перетягивать в себя вещество звезды-компаньона. Астрономы называют эти системы рентгеновскими двойными звёздами. Это вещество падает на чёрную дыру и формирует аккреционный диск, разогретый до миллионов градусов Цельсия. Прежде чем навсегда исчезнуть в чёрной дыре это вещество выбрасывает свечение в виде рентгеновских лучей. Некоторые из этих рентгеновских систем проявляются как точечные источники в данных «Чандры».

Команда исследователей, возглавляемая Чаком Хейли из Колумбийского университета, использовала данные «Чандры», чтобы найти рентгеновские бинарные системы, содержащие чёрные дыры и расположенные около Sgr A*. Для этого были изучены рентгеновские спектры (которые являются суммой рентгеновских лучей, зафиксированных в различных энергиях) источников в области 12 световых лет вокруг Sgr A*.

Затем исследователи выбрали из этих данных источники с рентгеновскими спектрами, подобными известным объектам бинарных систем, у которых есть относительно небольшие количества низкоэнергетических рентгеновских лучей. Используя этот метод, они обнаружили четырнадцать рентгеновских систем, состоящих из двух объектов, в области трёх световых лет вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути. Впоследствии из этой выборки были удалены два объекта, которые могут содержать нейтронные звёзды. Это удалось установить на основе обнаружения характерных вспышек в предыдущих исследованиях.

Дюжина оставшихся рентгеновских бинарных систем была идентифицирована и отмечена красными кружками на изображении, представленном в этой записи. Здесь же отмечены и источники с достаточно большим количеством высокоэнергетических рентгеновских лучей. Они помечены жёлтым цветом и в большинстве своём являются бинарными системами, компоненты которых являются белыми карликами.

Хейли и его сотрудники пришли к заключению, что большинство из дюжины этих рентгеновских источников, вероятно, должны содержать чёрные дыры. Это можно утверждать по той изменчивости, которую демонстрируют системы в масштабах нескольких лет: она отличается от поведения рентгеновских систем, содержащих нейтронные звёзды.

Ясно, что на таком небольшом расстоянии от сверхмассивной чёрной дыры можно обнаружить только самые яркие рентгеновские источники. Именно поэтому исследователи утверждают, что вокруг неё может присутствовать намного более многочисленное население тусклых, не выявленных рентгеновских бинарных систем. По предварительным оценкам вокруг Sgr A* могут присутствовать, по крайней мере, от трёхсот до одной тысячи объектов, содержащих чёрную дыру звёздной массы.

Исследование таких чёрных дыр, компаньонами которых являются звёзды около Sgr A*, может обеспечить понимание формирования рентгеновских бинарных систем посредством близкого взаимодействия между звёздами и чёрными дырами. Это открытие может также повлиять на будущие исследования гравитационных волн. Понимание числа чёрных дыр в центре типичной галактики может помочь в лучшем предсказании того, сколько событий возникновения гравитационных волн может быть связано с ними.

Учёные утверждают, что около Sgr A* должно существовать ещё более многочисленное население чёрных дыр без сопутствующих звёзд. Согласно теоретической работе в центре Млечного Пути должно существовать приблизительно от 10 до 40 тысяч одних лишь чёрных дыр.

В целом, авторы полностью уверены в своих исследованиях, но не исключают возможности того, что, примерно половина из дюжины выявленных объектов может быть миллисекундными пульсарами, то есть очень быстро вращающимися нейтронными звёздами с сильными магнитными полями.







Источник