На кладбище Млечного Пути могут скрываться 170 миллионов черных дыр

Черные дыры коварны.

Если они не освещают свое окружение редким безумным безумием, очень трудно сказать, что они там есть.

Из-за этого трудно точно определить, сколько невидимых черных дыр звездной массы содержит наша галактика.

Теперь астрономы смоделировали Млечный Путь, чтобы найти его скрытый «галактический подземный мир», оценивая их около 170 миллионов. Черные дыры звездной массы разбросаны по всей нашей галактике.

Более того, работа предсказывает распределение этих черных дыр, их размеры и даже то, какими могли быть взрывы, которые их создали, что дает план для предстоящих наблюдений, которые, в свою очередь, проверят моделирование.

Результаты были отправлены в журналы AAS, и их можно найти на сервере препринтов arXiv, пока они проходят формальный процесс рецензирования.

Черные дыры — это то, что осталось от массивной звезды после того, как она фактически умерла. Исчерпав свое термоядерное топливо, звезда становится нестабильной и взрывается; больше не поддерживаемая внешним давлением термоядерного источника, ядро звезды коллапсирует в объект настолько плотный, что свет не может покинуть его гравитация.

Это создает проблему для астрономов, для которых свет является основным источником информации о Вселенной в целом. Если мы не можем увидеть что-либо со светом любой длины волны, его чрезвычайно трудно найти – и еще труднее провести подсчет того, сколько подобных ему существует.

Используя то, что мы знаем о том, как развиваются звезды, черные дыры и галактики, ученые могут смоделировать Млечный Путь на протяжении 13,6 миллиардов лет. Если эти симуляции последовательно воспроизводят галактику, похожую на наблюдаемую реальность, мы можем принять ее результаты как правдоподобное приближение невидимой Вселенной.

Итак, именно это сделала группа под руководством астрофизика Тома Вагга из Института Флэтайрон в США, чтобы оценить количество черных дыр звездной массы в галактике.

Они построили виртуальный Млечный Путь после миллиардов лет звездообразования, звездных смертей, рождения черных дыр и Галактики. эволюция, чтобы оценить, сколько черных дыр звездной массы должно существовать сегодня.

Их работа показала, что за свою жизнь Млечный Путь должен был вывести около 170 миллионов звезд из катушки главной последовательности в загробную жизнь черной дыры.

Это может звучать как много, но если учесть размер Млечного Пути, на самом деле это не так. Команда подсчитала, что распределение черных дыр на расстоянии от Солнца. Галактический центр будет составлять одну черную дыру на 6250 кубических парсеков (парсек равен 3,26 световых лет) – объем пространства со сторонами около 18,4 парсека.

Время показывает аналогичную историю. За 13,6-миллиардную историю Млечного Пути 170 миллионов черных дыр составляют в среднем примерно одну новую черную дыру звездной массы каждые 80 лет. однако «бэби-бум» черных дыр в Галактике произошел гораздо раньше, когда звездообразование было гораздо более обильным, чем сегодня.

Поэтому мы вряд ли обнаружим какие-либо черные дыры, скрывающиеся на нашем космическом заднем дворе.

Однако это, возможно, наименее интересное из открытий команды.

Как показала предыдущая работа, черные дыры не часто остаются там, где родились. Многие из них рождаются в результате однобокого взрыва сверхновой, который вызывает то, что астрономы называют натальным толчком, перемещая вновь сформированный объект поперек. галактики.

В редких случаях удар достаточно силен, чтобы достичь скорости отрыва от Млечного Пути, но в основном черные дыры просто отправляются в долгое путешествие внутри галактики, что приводит к несколько иному распределению, чем звездное население.

Тонкий звездный диск Млечного Пути имеет высоту около 306 парсеков. Диск черной дыры, как обнаружила команда, имеет высоту около 790 парсеков – во многом из-за натальных значений.

Моделирование также предполагает, что самые легкие черные дыры летят дальше всего от галактической плоскости, потому что они получают самые сильные удары при рождении.

Это потому, что взрывы сверхновых, которые их создают, выбрасывают больше звездного материала, позволяя большей части отдачи сверхновой отправить новорожденную черную дыру в полет. Более тяжелые черные дыры, напротив, образуются, когда больше материала падает обратно на черную дыру, гася удар.

Это означает, что будущие исследования будут не просто подсчитывать черные дыры. Массы и движения черных дыр могут показать, как звезды, которые их создали, умерли, помогая астрономам различать конкурирующие модели взрывов сверхновых и образования черных дыр.

Связано: Гайя обнаружила целый рой черных дыр, путешествующих по Млечному Пути

И, конечно, если они исследования согласуются с предсказаниями, сделанными Ваггом и его командой, что подтвердит, что моделирование является инструментом для понимания того, как развиваются галактики.

Как отмечают авторы, современные местоположения и движения черных дыр сохраняют отпечаток их прошлого.

Если будущие наблюдения подтвердят это, скрытый «галактический подземный мир» Млечного Пути может стать неожиданным архивом истории галактики.

Результаты доступны на сайте arXiv.

Эта статья была проверена и отредактирована Фионой Макдональд. Мы гордимся своим процессом, но мы всего лишь люди. Если вы заметили ошибку, сообщите нам об этом.