Теория относительности допускает существование черных дыр любой массы при условии компактно уложенной материи. В Вселенной встречаются черные дыры лишь двух классов: сверхмассивные и звездной массы, между которыми отсутствуют промежуточные варианты. Поиск таких «средних» черных дыр важен для космологии, поскольку позволит ответить на ключевые вопросы мироздания. За последний месяц в Млечном Пути нашлись два многообещающих кандидата в черные дыры средней массы.
Наиболее распространенное описание рождения черной дыры — это коллапс звезды на последних стадиях ее жизни. Это относится только к возникновению черных дыр звездной массы.
Черные дыры такого типа образуются из светил, масса которых в пять раз превышает массу Солнца, а чаще варьируется от 10 до 150 солнечных масс. Не все вещество звезды коллапсирует, поэтому такие черные дыры имеют массу от трех до 130 солнечных масс. Редко обладают постоянным аккреционным диском и потому невидимы.
Тем не менее астрофизики не сомневаются в существовании черных дыр звездной массы. Некоторые из этих объектов — часть двойных систем со звездой, у которой черная дыра похищает вещество. В результате рентгеновская двойная звездаВ нашей Галактике обнаружили около полусотни черных дыр. Звездные черные дыры проявляют себя при столкновении друг с другом или с другими темными объектами, в результате чего возникают гравитационные волны.
Сверхмассивные черные дыры — самые заметные объекты во Вселенной, но процесс их формирования остается загадкой. Масса этих объектов варьируется от сотен тысяч до десятков миллионов солнечных масс. Для того чтобы образовать ядра галактик в ранней Вселенной, им следовало бы поглощать материю с огромной скоростью.
Гипотеза о росте сверхмассивных черных дыр за счёт слияния более мелких чёрных дыр достаточно развита. В соответствии с этим предположением, во Вселенной должно находиться значительное количество промежуточных черных дырОт сотен до десятков тысяч раз больше Солнца по массе.
Проблема заключается в том, что астрономия знает лишь около десяти кандидатов на роль таких объектов, а подтвердить их статус затруднительно. intermediate-mass black hole, IMBHИзучение черных дыр столь же сложно, как и звездной массы, но таких объектов статистически меньше. Гравитационные обсерватории пока не обнаружили ни одной, а рентгеновские двойные системы… IMBHПричины неясны, известны лишь наблюдения за отклонениями в движении газов и пыли, а также звезд внутри скоплений.
Последний метод повысил вероятность того, что два объекта являются черными дырами средней массы, а оба расположены в Млечном Пути.
Это скопление находится в шаровом звездном скоплении Омега Центавра, расположенном на расстоянии 17 тысяч световых лет от Земли. Оно состоит более чем из 10 миллионов звезд и является крупнейшим звездным скоплением в нашей Галактике.
Наличие IMBHПервоначально гипотезу о существовании планеты в Омеге Центавра выдвинули 16 лет назад, однако убедительных доказательств на тот момент не имелось. Новая научная работа… опубликованной в рецензируемом научном журнале Nature, теперь необходимые доказательства есть.
Это всё ещё косвенные наблюдения, но обработка большого объема информации позволяет считать кандидата в чёрные дыры средней массы в Омеге Центавра самым вероятным вариантом из существующих.
Учёные проанализировали пятьсот изображений звёздного скопления, сделанных за двадцать лет наблюдений космическим телескопом Хаббла. Определили скорость движения миллиона четырёхсот тысяч звёзд в нём и нашли семь, которые выдали… IMBHИх движение настолько стремительно и по столь необычным траекториям, что объяснить это возможно только воздействием компактному объекту с массой не менее 8200 солнечных.
Иные учёные исследовали ещё одного известного претендента на звание чёрной дыры средней массы — неопознанный объект в звёздном скоплении. GCIRS 13EРасположенное на расстоянии 27 тысяч световых лет от Земли объект находится всего в 0,1 светового года от Стрельца A, сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре Млечного Пути.
Именно поэтому наличие IMBH в GCIRS 13EИнтересно наблюдать, как Стрелец A, вероятно, питается, увеличивая свою огромную массу.
В научной работе, которая опубликована в The Astrophysical JournalВ работе применены сведения, полученные из наблюдений разных обсерваторий. Very Large Telescope (VLT), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) и космического рентгеновского телескопа ChandraПо данным этих наблюдений, учёные установили траектории 50 звёзд, что указывает на наличие чёрной дыры средней массы. GCIRS 13EМасса её приблизительно в тридцать тысяч раз превышает массу Солнца, а вокруг неё находится поток нагретого газа.
Тщательное исследование объектов-кандидатов в черные дыры средней массы поможет выяснить их суть и доказать или отрицать реальность такого явления. IMBHВ Вселенной ученые получат больше информации о том, где искать недостающее звено в эволюции сверхмассивных черных дыр, без которых существование крупных галактик трудно вообразить. Знания о промежуточных черных дырах помогут полнее понять космологию.