RW Space

Черные дыры — одни из самых удивительных и загадочных объектов в известной Вселенной. Эти гравитационные гиганты образуются, когда массивные звезды подвергаются гравитационному коллапсу в конце своей жизни и сбрасывают свои внешние слои в результате массивного взрыва (вспышки сверхновой).

Тем временем звездный остаток становится настолько плотным, что искривление пространства-времени становится бесконечным в непосредственной близости от него, а его гравитация настолько сильна, что ничто (даже свет) не может покинуть его поверхность. Это делает невозможным их наблюдение с помощью обычных оптических телескопов, изучающих объекты в видимом свете.

В результате астрономы обычно ищут черные дыры в невидимых длинах волн или наблюдают за их воздействием на объекты поблизости.

Изучив третий выпуск данных Gaia (DR3), группа астрономов во главе с Университетом Алабамы в Хантсвилле (UAH) недавно обнаружила черную дыру на заднем дворе нашего космоса. Как они описывают в своем исследовании, эта чудовищная черная дыра примерно в двенадцать раз превышает массу нашего Солнца и находится примерно в 1550 световых годах от Земли.

Из-за своей массы и относительной близости эта черная дыра открывает возможности для астрофизиков.

Исследование возглавила доктор Суканья Чакрабарти, заведующая кафедрой Pei-Ling Chan на факультете физики UAH. К ней присоединились астрономы из обсерваторий Института науки Карнеги, Рочестерского технологического института, Центра Карла Сагана Института SETI, Калифорнийского университета в Санта-Круз, Калифорнийского университета в Беркли, Университета Нотр-Дам, Висконсин-Милуоки, Гавайи и Йельского университета.

Документ, описывающий их открытия, недавно появился в Интернете и находится на рассмотрении в Astrophysical Journal.

Черные дыры представляют особый интерес для астрономов, поскольку они предлагают возможность изучать законы физики в самых экстремальных условиях. В некоторых случаях, подобно сверхмассивным черным дырам (СМЧД), которые находятся в центре большинства массивных галактик, они также играют жизненно важную роль в формировании и эволюции галактик.

Однако до сих пор остаются нерешенными вопросы, касающиеся Роль невзаимодействующих черных дыр в эволюции галактик. Эти двойные системы состоят из черной дыры и звезды, где черная дыра не оттягивает материал от звездного компаньона. Д-р Чакрабари сказал в пресс-релизе UAH:

«Пока не ясно, как эти невзаимодействующие черные дыры влияют на галактическую динамику в Млечном Пути. Если их много, они вполне могут повлиять на формирование нашей галактики и ее внутренней динамики. Мы искали объекты, которые, как сообщается, имеют большие массы компаньона, но чья яркость может быть приписана единственной видимой звезде. Таким образом, у вас есть веские основания полагать, что компаньон темный.» p>

Чтобы найти черную дыру, доктор Чакрабарти и ее команда проанализировали данные Gaia DR3, которые включали информацию о почти 200 000 двойных звезд, наблюдаемых обсерваторией Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Команда отслеживала интересующие источники, консультируясь со спектрографическими измерениями других телескопов, таких как Автоматический искатель планет Ликской обсерватории, Гигантский Магелланов Телескоп (GMT) и Телескоп W.M. Обсерватория Кека на Гавайях.

Эти измерения показали, что звезда главной последовательности подвержена мощному гравитационному воздействию. Как объяснил д-р Чакрабари:

«Притяжение черной дыры к видимой звезде, подобной Солнцу, можно определить с помощью этих спектроскопических измерений, которые дают нам лучевую скорость из-за Доплеровский сдвиг Анализируя лучевые скорости видимой звезды — а эта видимая звезда сродни нашему Солнцу — мы можем сделать вывод о том, насколько массивен спутник черной дыры, а также о периоде вращения и эксцентрична орбита. Эти спектроскопические измерения независимо подтвердили решение Gaia, которое также показало, что эта двойная система состоит из видимой звезды, которая вращается вокруг очень массивного объекта».

Взаимодействующие черные дыры обычно их легче наблюдать в видимом свете, потому что они находятся на более узких орбитах и ​​вытягивают материал из своих звездных компаньонов. Этот материал образует вокруг черной дыры аккреционный диск в форме тора, который разгоняется до релятивистских скоростей (близких к скорости света), становится очень энергичным и излучает рентгеновское излучение.

Потому что невзаимодействующие черные дыры имеют более широкие орбиты и не образуют этих дисков, их присутствие должно быть выведено из анализа движений видимой звезды. Доктор Чакрабарти сказал:

«Большинство черных дыр в двойных системах находятся в рентгеновских двойных системах — другими словами, они яркие в рентгеновских лучах из-за некоторого взаимодействия с черной дырой. , часто из-за того, что черная дыра пожирает другую звезду. Когда вещество другой звезды падает в эту глубокую гравитационную яму, мы можем видеть рентгеновские лучи. В этом случае мы смотрим на чудовищную черную дыру, но это на долгопериодической орбите 185 дней, или около полугода. Он находится довольно далеко от видимой звезды и не приближается к ней».

Методы, используемые доктором Чакрабарти и ее коллеги могут привести к открытию многих других невзаимодействующих систем.

Согласно текущим оценкам, в нашей галактике может быть миллион видимых звезд, у которых есть массивные компаньоны черных дыр. Хотя это составляет крошечную часть ее звездного населения (~ 100 миллиардов звезд), точные измерения обсерватории Гайя сузили этот поиск. На сегодняшний день Gaia получила данные о положениях и собственных движениях более 1 миллиарда астрономических объектов, включая звезды, галактики,

Дальнейшие исследования этой популяции позволят астрономам узнать больше об этой популяции двойных систем и пути образования черных дыр. Как резюмировал д-р Чакрабарти:

«В настоящее время теоретики предложили несколько различных маршрутов, но невзаимодействующие черные дыры вокруг светящихся звезд представляют собой совершенно новый тип населения. нам потребуется некоторое время, чтобы понять их демографические данные, то, как они формируются, и чем эти каналы отличаются — или похожи ли они — на более известную популяцию взаимодействующих, сливающихся черных дыр».

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.