Орбита похожей на Солнце звезды показывает ближайшую черную дыру из когда-либо найденных

В 1916 году Карл Шварцшильд предположил, что черные дыры существуют как решение уравнений поля Эйнштейна для его общей теории относительности.

К середине 20 века астрономы впервые начали обнаруживать черные дыры. времени с помощью косвенных методов, которые заключались в наблюдении за их воздействием на окружающие объекты и пространство.

С 1980-х годов ученые изучают сверхмассивные черные дыры (СМЧД), которые находятся в центре самых массивных галактик во Вселенной. . А к апрелю 2019 года коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала первое в истории изображение сверхмассивной черной дыры.

Эти наблюдения дают возможность проверить законы физики в самых экстремальных условиях и дать представление о силы, сформировавшие Вселенную.

Согласно недавнему исследованию, международная исследовательская группа опиралась на данные обсерватории Гайя ЕКА, чтобы наблюдать звезду, похожую на Солнце, со странными орбитальными характеристиками. Из-за характера ее орбиты команда пришла к выводу, что она должна быть частью двойной системы черных дыр.

Это делает ее ближайшей черной дырой к нашей Солнечной системе и предполагает существование значительной популяции черных дыр. дремлющие черные дыры в нашей галактике.

Исследование возглавил Карим Эль-Бадри, член Гарвардского общества, астрофизик Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) и Института астрономии Макса Планка (MPIA). .

К нему присоединились исследователи из CfA, MPIA, Калифорнийского технологического института, Калифорнийского университета в Беркли, Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрона (CCA), Научного института Вейцмана, Парижской обсерватории, Института астрофизики Кавли Массачусетского технологического института. и космических исследований, а также в нескольких университетах.

Документ с описанием их результатов будет опубликован в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Как Эль — Бадри объяснил Universe Today по электронной почте, что эти наблюдения были частью более широкой кампании по выявлению спящих b. у обычных звезд в галактике Млечный Путь нет дырок-компаньонов.

«Последние четыре года я искал спящие черные дыры, используя широкий спектр наборов данных и методов», – сказал он.

>

«Мои предыдущие попытки обнаружили разнообразный зверинец двойных систем, которые маскируются под черные дыры, но это был первый раз, когда поиск принес плоды».

Ради этого исследования Эль- Бадри и его коллеги опирались на данные, полученные обсерваторией Гайя Европейского космического агентства (ЕКА). Эта миссия провела почти десятилетие, измеряя положения, расстояния и собственные движения почти 1 миллиарда астрономических объектов, таких как звезды, планеты, кометы, астероиды и галактики.

Отслеживая движение объектов как они вращаются вокруг центра Млечного Пути (метод, известный как астрометрия), миссия Gaia направлена ​​на создание наиболее точного из когда-либо созданных трехмерных космических каталогов.

Для своих целей Эль-Бадри и его коллеги изучили все 168 065 звезд в выпуске данных Gaia 3 (GDR3), которые, по-видимому, имеют орбиты двух тел.

Их анализ нашел особенно многообещающего кандидата, G-типа (желтая звезда), обозначенного Gaia DR3 4373465352415301632 — из-за их целях команда обозначила его как Gaia BH1. Основываясь на наблюдаемом орбитальном решении, Эль-Бадри и его коллеги определили, что у этой звезды должна быть двойная черная дыра-компаньон.

Сказал Эль-Бадри: «Данные Gaia ограничивают движение звезды по небу, отслеживание эллипса, когда он вращается вокруг черной дыры. Размер орбиты и ее период дают нам ограничение на массу невидимого компаньона — около 10 масс Солнца.

«Чтобы подтвердить, что Решение Gaia верно и исключает альтернативы, отличные от черных дыр, мы наблюдали звезду спектроскопически с помощью нескольких других телескопов. Это ужесточило наши ограничения на массу компаньона и доказало, что он действительно «темный».

Чтобы подтвердить свои наблюдения, команда проанализировала измерения лучевой скорости Gaia BH1 с нескольких телескопов.

>Это включало спектрометр Эшелле высокого разрешения (HIRES) обсерватории WM Keck, оптический спектрограф расширенного диапазона (FEROS) телескопа MPG / ESO, спектрограф X-Shooter Очень большого телескопа (VLT), Multi-Object Gemini. Спектрографы (GMOS), спектрограф Magellan Echellette (MagE) и многообъектный волоконно-оптический телескоп большой области неба (LAMOST).

Подобно методу, используемому для поиска экзопланет (доплеровская спектроскопия), спектры эти инструменты позволили команде наблюдать и измерять гравитационные силы, влияющие на его орбиту. Эти последующие наблюдения подтвердили орбитальное решение Gaia BH1 и то, что спутник массой примерно в 10 солнечных масс находится на одной орбите с ним.

Как Эль-Бадри индика Таким образом, эти находки могут представлять собой первую черную дыру в Млечном Пути, которая не наблюдалась на основании ее рентгеновского излучения или других энергетических выбросов:

«Модели предсказывают, что Млечный Путь содержит около 100 миллионов черных дыр. . Но мы наблюдали только около 20 из них. Все предыдущие, которые мы наблюдали, относятся к «двойным рентгеновским лучам»: черная дыра поглощает звезду-компаньон и ярко светится в рентгеновских лучах, поскольку потенциальная гравитационная энергия этого материала превращается в свет.

«Но это только верхушка айсберга: может скрываться гораздо большая популяция, скрытая в более удаленных друг от друга двойных системах. Открытие Gaia BH1 проливает свет на эту популяцию.»

Если подтвердится, эти результаты могут означать, что в Млечном Пути существует большая популяция спящих черных дыр. Имеются в виду черные дыры, которые не видны по ярким дискам, всплескам излучения или сверхскоростным струям, исходящим от их полюсов (как это часто бывает с квазарами).

Если эти объекты распространены в нашей галактике повсеместно, последствия для звездной и галактической эволюции могут быть глубокими. Однако вполне возможно, что эта конкретная дремлющая черная дыра является выбросом и не указывает на большую популяцию.

Чтобы подтвердить свои выводы, Эль-Бадри и его коллеги с нетерпением ждут выпуска данных Gaia 4 (GDR). 4), дата которого еще не определена и которая будет включать в себя все данные, собранные в течение пятилетней номинальной миссии (GDR 4).

Этот выпуск будет включать в себя самые последние астрометрические , фотометрические каталоги и каталоги лучевых скоростей для всех наблюдаемых звезд, двойных систем, галактик и экзопланет.

Пятый и последний выпуск (GDR 5) будет включать данные номинальной и расширенной миссии (полные 10 лет).

«Основываясь на частоте встречаемости компаньонов ЧД, предполагаемой Gaia BH1, мы подсчитали, что следующий выпуск данных Gaia позволит обнаружить десятки подобных систем», – сказал Эль-Бадри.

>

«По одному объекту трудно точно сказать, что он говорит о населении (это может быть просто чудак, случайность). Мы в восторге от населения демографические исследования, которые мы сможем провести с более крупными выборками».

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