Учёные уверены, что в центре Млечного пути существуют десятки тысяч черных дыр

Леонид Гляделов

Новости астрофизики:
Команда астрофизиков, возглавляемая Колумбийским университетом, обнаружила дюжину черных дыр, сосредоточенных вокруг Стрельца A * (Sgr A *), сверхмассивной черной дыры в центре Галактики Млечный Путь. Этот вывод является первым, который поддерживает предсказание нескольких десятилетий, открывая множество возможностей для лучшего понимания Вселенной.

«Все, что вам когда-либо хотелось узнать о том, как большие черные дыры взаимодействуют с маленькими черными дырами, вы можете узнать, изучая это распределение», - сказал астрофизик Колумбии Чак Хейли, содиректор Лаборатории астрофизики Колумбии и ведущий автор исследования, «Млечный Путь - действительно единственная галактика, в которой мы можем изучить, как сверхмассивные черные дыры взаимодействуют с маленькими, потому что мы просто не можем видеть их взаимодействия в других галактиках. В некотором смысле, это единственная лаборатория, в которой мы должны изучить подобные явления».

Подробнее:

Более двух десятилетий исследователи безуспешно искали доказательства, подтверждающие теорию о том, что тысячи черных дыр окружают сверхмассивные черные дыры (SMBHs) в центре крупных галактик.

«Всего около пяти десятков известных черных дыр во всей галактике - 100 000 световых лет в ширину - и, как предполагается, от 10 000 до 20 000 из этих предметов в регионе всего шесть световых лет, что никто не смог найти», Хейли сказал, добавив, что обширные бесплодные поиски были сделаны для черных дыр вокруг Sgr A *, ближайшего SMBH к Земле и поэтому их легче всего изучить. «Не было достоверных доказательств».

Он объяснил, что Sgr A * окружен ореолом газа и пыли, который обеспечивает идеальную питательную среду для рождения массивных звезд, которые живут, умирают и могут превращаться в черные дыры. Кроме того, черные дыры из-за гало, как полагают, попадают под влияние SMBH, когда они теряют свою энергию, заставляя их тянуться в непосредственной близости от SMBH, где они удерживаются в плену своей силой.

Хотя большинство захваченных черных дыр остаются изолированными, некоторые захватывают и связывают с проходящей звездой, образуя звездную двоичную. Исследователи полагают, что в Галактическом Центре имеется большая концентрация этих изолированных и спаренных черных дыр, образующих куспиду плотности, которая становится более переполненной по мере уменьшения расстояния до SMBH.

Раньше неудачные попытки найти доказательства такого осколка фокусировались на поиске яркого всплеска рентгеновского свечения, которое иногда встречается в черных дырах.

«Явный способ поиска черных дыр, - сказал Хейли, - но Галактический центр настолько далек от Земли, что эти всплески достаточно сильны и достаточно ярки, чтобы видеть примерно каждые 100-1000 лет». Чтобы обнаружить бинарные файлы черной дыры, Хейли и его коллеги поняли, что им нужно будет искать слабые, но более устойчивые рентгеновские лучи, когда бинарные файлы находятся в неактивном состоянии.

«Было бы так просто, если бы двоичные файлы черной дыры обычно выдавали большие всплески, подобные бинарным файлам нейтронной звезды, но они этого не делают, поэтому нам пришлось придумать другой способ поискать их», - сказал Хейли. «Изолированные, незакрашенные черные дыры просто черные - они ничего не делают, поэтому поиск изолированных черных дыр - не разумный способ их найти. Но когда черные дыры сопрягаются с малой звездой, испускают рентгеновское излучение всплески, которые слабее, но непротиворечивы и обнаружимы. Если бы мы могли найти черные дыры, которые связаны с звездами с низкой массой, и мы знаем, какая доля черных дыр будет сопряжена с звездами с малой массой, мы могли бы с научной точки зрения выводить населенность изолированных черных дыр».

Хейли и его коллеги обратились к архивным данным рентгеновской обсерватории Чандра, чтобы проверить их технику. Они искали рентгеновские сигнатуры черных дыр с низкой массой в их неактивном состоянии и смогли найти 12 в течение трех световых лет от Sgr A *. Затем исследователи проанализировали свойства и пространственное распределение идентифицированных двоичных систем и экстраполировали их наблюдения, что в области, окружающей Sgr A *, должно быть где угодно от 300 до 500 черных дыр с низкой массой и около 10000 изолированных черных дыр.

«Этот вывод подтверждает серьезную теорию, и перспектив очень много», - сказал Хейли. «Это значительно улучшит исследование гравитационных волн, потому что знание количества черных дыр в центре типичной галактики может помочь лучше предсказать, сколько гравитационных волновых событий может быть связано с ними».

Соавторами работы Хейли являются: Кайя Мори, Майкл Э. Берковиц и Бенджамин Дж. Хорд, весь Колумбийский университет; Франц Е. Бауэр, Институт астрофизики, Факультат де Фиссика, Папский, Католический университет Чили, Институт астрономии Тысячелетия, Викунья Макенна и Институт космических исследований и Джезуб Хун, Гарвардско-Смитсоновский центр астрофизики.


Похожие статьи