Новые наблюдения показывают, что в центре шарового скопления галактики Андромеды скрывается черная дыра, масса которой в 100 000 раз превышает массу Солнца. Астрономы, возможно, обнаружили черную дыру средней массы в галактике Андромеда. Эта находка в конечном счете может помочь ученым лучше понять рост черных дыр во Вселенной.
Черные дыры средней массы (IMBH) заполняют промежуток между звездными черными дырами низкой массы — остатками гигантских звезд, ставших сверхновыми, и сверхмассивными чудовищами, которые скрываются в ядрах большинства галактик. Удивительно, но до сих пор было обнаружено очень мало черных дыр средней массы. Одним из наиболее убедительных кандидатов является HLX-1, смещенный от центра источник рентгеновского излучения в удаленной галактике ESO 243-29, на расстоянии 290 миллионов световых лет.
Команда, возглавляемая Ренукой Печетти (Ливерпульский университет Джона Мурса, Великобритания), утверждает, что обнаружила черную дыру массой 100 000 солнечных масс в нашем ближайшем галактическом соседе, всего в 2 миллионах световых лет от нас. Как и HLX-1, он расположен не в центре галактики, а в одном из массивных шаровых скоплений Андромеды, известном как B023-G078.
Анализируя наблюдения космического телескопа Хаббла и спектроскопические измерения высокого разрешения с помощью 8,1-метрового телескопа Gemini North в Мауна-Кеа, Гавайи, команда составила карту распределения света, скоростей звезд и химического состава в гигантском скоплении, которое весит около 6,2 миллиона солнечных масс.
Резкое увеличение скоростей по направлению к ядру скопления указывает на наличие огромной концентрации массы в самом центре, пишут исследователи в статье, которая будет опубликована в Астрофизическом журнале. Более того, морфология скопления и наблюдаемый разброс в составе звезд позволяют предположить, что B023-G078 не является обычным шаровым скоплением. Вместо этого астрономы утверждают, что это, вероятно, ядро карликовой галактики, которое подошло слишком близко к Андромеде и потеряло большую часть своих звезд в результате процесса, известного как приливное удаление.
Поскольку ожидается, что в ядрах карликовых галактик будут находиться массивные черные дыры, Печетти и ее коллеги утверждают, что концентрация массы в центре B023-G078, скорее всего, составляет черную дыру массой 100 000 солнечных масс.
По словам Райана Хикокса (Дартмутский колледж, Нью-Гэмпшир), который не участвовал в исследовании, “Расчетная масса черной дыры в этой системе немного меньше, чем можно было бы ожидать от расчетной массы галактики-прародительницы, но существует довольно широкий диапазон масс черных дыр для любой данной массы галактики, особенно в этих небольших системах. Так что предполагаемая масса кажется правдоподобной”.
“Это солидная и впечатляющая работа”, — комментирует исследователь черных дыр Питер Йонкер (Университет Радбуда, Нидерланды). “Это, безусловно, добавит к растущим доказательствам существования IMBHs, хотя это еще не является долгожданным неопровержимым доказательством”. Действительно, исследователи признают, что они не могут определенно исключить более обширную популяцию черных дыр звездной массы в качестве причины наблюдаемого распределения скоростей.
Кстати, то же самое верно и для кандидата IMBH в большом шаровом скоплении Омега Центавра в нашей собственной галактике Млечный Путь. Как и B023-G078, Омега Центавра, вероятно, является ободранными остатками карликовой галактики, и в 2008 году астрономы заявили о наличии в ее ядре черной дыры массой 40 000 солнечных масс. Позже эти результаты были оспорены, но, по словам Джонкера, до сих пор ведутся жаркие споры о том, является ли Омега Центавра черной дырой меньшей массы в 1000 солнечных масс или популяцией звездных черных дыр и нейтронных звезд.
Что касается нового кандидата в галактике Андромеда, Хикокс с нетерпением ожидает будущих спектроскопических наблюдений с более высоким угловым разрешением, которые “смогли бы получить еще более точную картину движения звезд в этой системе и могли бы окончательно сказать, что этот объект представляет собой единственную черную дыру средней массы, а не совокупность черных дыр меньшей массы”.
Неоспоримые доказательства существования черных дыр среднего веса придали бы правдоподобие теории о том, что сверхмассивные черные дыры выросли в процессе иерархического слияния, начиная с гораздо меньших семян.
“Если сверхмассивные черные дыры образуются в результате слияния более мелких, то мы должны увидеть многие из этих ИМБ”, — говорит Карл Гебхардт (Техасский университет, Остин). “Их просто очень трудно найти».
Особенно показательным было бы обнаружение гораздо меньших масс около 1000 солнечных масс в “нормальных” шаровых скоплениях, говорит Хейно Фальке (Университет Радбуда). “Они должны были бы образоваться другим способом [чем сверхмассивные черные дыры]. Они не могут сильно расти за счет накопления газа. Следовательно, это, возможно, могло бы дать нам представление о том, откуда взялись первые семена гигантских черных дыр”.
Кроме того, говорит Джонкер, существуют всевозможные идеи о том, как ИМБ могут легко создавать мощные струи, усиливать излучение гамма-лучей за счет аннигиляции темной материи и ускорять частицы космических лучей до экстремальных энергий. “Если бы они существовали, они могли бы решить множество проблем”.
