Ученые нашли черную дыру, не похожую ни на одну другую

Астрономы обнаружили черную дыру, не похожую ни на одну другую.

В сто тысяч солнечных масс она меньше, чем черные дыры, обнаруженные нами в центрах галактик, но больше, чем черные дыры, рождающиеся при взрывах звезд.

Это делает ее одной из немногих подтвержденных черных дыр промежуточной массы, объектом, который давно ищут астрономы.

«У нас есть очень хорошие результаты обнаружения самых больших черных дыр звездной массы, которые в 100 раз превышают размер нашего Солнца, и сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, которые в миллионы раз превышают размер нашего Солнца. любые измерения черного между ними.

Это большой разрыв», — сказал старший автор Анил Сет, доцент астрономии Университета Юты и соавтор исследования. «Это открытие заполняет пробел».

Черная дыра была спрятана в B023-G078, огромном звездном скоплении в ближайшей к нам галактике Андромеда.

Долгое время считавшееся шаровым звездным скоплением, исследователи утверждают, что B023-G078 представляет собой лишенное ядра ядро.

Разорванные ядра — это остатки маленьких галактик, которые попали в более крупные, а их внешние звезды были оторваны гравитационными силами. Осталось крошечное плотное ядро, вращающееся вокруг большей галактики, а в центре этого ядра — черная дыра.

«Ранее мы находили большие черные дыры в массивных ядрах, которые намного больше, чем B023-G078. Мы знали, что в ядрах с меньшей массой должны быть черные дыры меньшего размера, но прямых доказательств никогда не было», — сказал ведущий автор Ренука Печетти из Ливерпульского университета Джона Мура, который начал исследование, работая в Университете штата Юта.

«Я думаю, что это довольно очевидный случай, когда мы наконец нашли один из этих объектов».

Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.

Догадка длиной в десятилетия

B023-G078 был известен как массивное шаровое звездное скопление — сферическое скопление звезд, тесно связанных гравитацией.

Однако было проведено только одно наблюдение объекта, определившее его общую массу, около 6,2 миллиона солнечных масс. В течение многих лет Сет чувствовал, что это что-то другое.

«Я знал, что объект B023-G078 был одним из самых массивных объектов в Андромеде, и думал, что он может быть кандидатом на лишенное ядра. Но нам нужны были данные, чтобы доказать это. Мы обращались к различным телескопам, чтобы получить больше наблюдений в течение многих-многих лет, и мои предложения всегда терпели неудачу», — сказал Сет.

«Когда в 2014 году мы обнаружили сверхмассивную черную дыру внутри разорванного ядра, обсерватория Джемини дала нам возможность исследовать эту идею».

Используя новые данные наблюдений обсерватории Джемини и изображения космического телескопа Хаббла, Печетти, Сет и их команда рассчитали, как масса распределяется внутри объекта, смоделировав его световой профиль.

Шаровое скопление имеет характерный световой профиль, который имеет ту же форму вблизи центра, что и во внешних областях. B023-G078 отличается.

Свет в центре круглый, а затем становится более плоским, двигаясь наружу. Химический состав звезд тоже меняется: в звездах в центре больше тяжелых элементов, чем у края объекта.

«Шаровые звездные скопления в основном формируются одновременно.

Напротив, у этих ободранных ядер могут быть повторяющиеся эпизоды образования, когда газ падает в центр галактики и образует звезды. А другие звездные скопления могут быть притянуты к центру гравитационными силами галактики», — сказал Сет.

«Это своего рода свалка для кучи разных вещей. Итак, звезды в полосатых ядрах будут сложнее, чем в шаровых скоплениях. И это то, что мы видели в B023-G078».

Исследователи использовали распределение массы объекта, чтобы предсказать, как быстро звезды должны двигаться в любом заданном месте внутри скопления, и сравнили его со своими данными. Звезды с самой высокой скоростью вращались вокруг центра.

Когда они построили модель без учета черной дыры, звезды в центре были слишком медленными по сравнению с их наблюдениями. Когда они добавили черную дыру, они получили скорости, соответствующие данным. Черная дыра дополняет доказательства того, что этот объект представляет собой ободранное ядро.

«Скорость звезд, которую мы получаем, дает нам прямое доказательство того, что прямо в центре находится какая-то темная масса», — сказал Печетти.

«Шаровым скоплениям очень сложно образовать большие черные дыры. Но если она находится в разорванном ядре, то там уже должна быть черная дыра, оставшаяся от меньшей галактики, которая попала в большую».

Исследователи надеются обнаружить больше разорванных ядер, которые могут содержать больше черных дыр промежуточной массы. Это возможность узнать больше о популяции черных дыр в центрах маломассивных галактик и узнать, как галактики строятся из более мелких строительных блоков.

«Мы знаем, что большие галактики обычно образуются в результате слияния галактик меньшего размера, но эти разорванные ядра позволяют нам расшифровать детали этих прошлых взаимодействий», — сказал Сет.

Автор Лиза Поттер.

Источник: Университет штата Юта.