Изображение центра Галактики, полученное обсерваторией «Чандра» с указанием термальных и нетермальных источников рентгеновского излучения в диапазоне мощности от 2 кэВ до 8 кэВ
Согласно фундаментальному предсказанию галактической звёздной динамики, чёрные дыры должны смещаться к центру галактики и накапливаться там. Но до настоящего времени у астрофизиков не было фактических доказательств, что этот процесс действительно происходит в нашем Млечном Пути. Отсутствие доказательств такого рода немного смущает, учитывая масштаб явления.
Учёные из Колумбийского университета (США) с коллегами из Института космических наук (Space Science Institute, Колорадо) и Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (Массачусетс) решили восполнить этот пробел — и провели масштабное исследование по поиску чёрных дыр вблизи центра нашей Галактики по данным космической рентгеновской обсерватории «Чандра». За последние 12 лет «Чандра» накопила 1,4?106 с наблюдений за центром Галактики с помощью спектрометра Advanced CCD Imaging Spectrometer I (ACIS-I).
Учитывая слишком большое количество источников рентгеновского излучения в центре Млечного Пути, такие как радиоисточник Стрелец А (Sagittarius A, сверхмассивная чёрная дыра) и IRS 13, а также эмиссии горячего газа, учёные ограничили свой анализ только районом, который располагается не ближе 5? от Стрельца А, что соответствует проекционному расстоянию примерно 0,2 парсека. На иллюстрации вверху внутренняя и внешняя границы района наблюдений обозначены жёлтыми окружностями. Внутренняя граница соответствует проекционному расстоянию 0,2 пк от центра (8 тыс. пк), а внешняя — 1 пк. Фиолетовый эллипс (7,8?3,9 пк) обозначает границы жёсткого рентгеновского излучения, зафиксированного телескопом NuSTAR из-за термальной эмиссии промежуточных поляров. Термальные и нетермальные источники излучения на карте обозначены красными и голубыми кружками. Как можно убедиться, нетермальные радиоисточники сконцентрированы преимущественно между двумя жёлтыми окружностями. Всего в районе между 0,2 и 3,8 пк обнаружено 415 радиоисточников в диапазоне мощности от 2 кэВ до 8 кэВ. После отфильтровки осталось 92 источника, из которых 26 находятся на проекционном расстоянии ближе 1 парсека к центру.
Известно, что «нетеремальный» характер излучения характерен для двойных систем с чёрными дырами, нейтронными звёздами и пульсарами.
Одиночные чёрные дыры практически невозможно обнаружить. Но если у чёрной дыры есть компаньон в виде нейтронной звезды, то такая система выдаёт себя по характерному излучению. После анализа всех собранных данных исследователи насчитали в указанном регионе радиусом около трёх световых лет от центра Млечного Пути двенадцать таких двойных систем с чёрной дырой.
Вообще, двойные системы с чёрной дырой — довольно редкое явление. Нахождение столь большого количества таких систем в таком маленьком районе означает, что в центре Млечного Пути концентрация чёрных дыр на много порядков больше, чем в остальных регионах, что полностью соответсвует предсказанию галактической звёздной динамики. Для сравнения, во всей нашей Галактике диаметром около 100 000 световых лет было обнаружено всего пять чёрных дыр. А здесь на маленьком пятачке в три световых года — сразу 12 двойных систем с чёрными дырами.
По нынешней теории чёрных дыр, учитывая вероятность образования двойных систем по сравнению с обычными ЧД, учёные оценили общее количество ЧД в регионе исследований. Наличие 12 двойных систем с ЧД означает, что в общей сложности там около 10 000 чёрных дыр.
Авторы исследования предполагают, что наличие информации о количестве и концентрации чёрных дыр позволит составить лучшие прогностические модели по слиянию ЧД с образованием гравитационных волн, которые доходят до Земли. Учёные только недавно начали регистрировать распространение этих складок пространства-времени, предсказанных Эйнштейном около века назад.
Научная статья опубликована 5 апреля 2018 года в журнале Nature (doi: 10.1038/nature25029, pdf).
Комментарии (17)
yurrig
09.04.2018 22:38Наверно, влияние примерно такое же, как и от ТМ. Интересно, что про это думают Горькавый и Васильков — вроде как наличие множества ЧД косвенно поддерживает их теорию? В марте была статья на гиктаймс: Жизнь внутри черной дыры. Им возражали, что если роль ТМ играет рой ЧД в 20-30 солнечных масс, то должно быть заметно линзирование на них. Но тогда, по-видимому, оно и в окрестностях центра галактики должно быть заметно?
ferreto
10.04.2018 00:31Я что-то не улавливаю, как наличие чёрных дыр в центре галактики подтверждает их теорию о наличии огромной чёрной дыры в центре вселенной диаметром миллиард световых лет?
yurrig
10.04.2018 01:25Виноват, перепутал ссылки… Вот правильная: Тёмная энергия с инфляцией: RIP Это предыдущая их статья.
Цитата оттуда:
3. Во Вселенной есть огромное количество неучтённых черных дыр с массой около 30 масс Солнца.
Последний результат привел к появлению реалистичной модели тёмной материи, состоящей из черных дыр в десятки масс Солнца. Эта модель обсуждается уже два года, и все увереннее набирает очки в среде наблюдателей и теоретиков.
rafuck
10.04.2018 02:19+2Результат, представленный в данной статье, в принципе не тянет на замену темной материи, поскольку «маленькие» черные дыры косвенно обнаружены в центре галактики, что никак не тянет на гало ТМ в рукавах.
yurrig
10.04.2018 02:44Интересно было бы оценить их радиальную функцию распределения — насколько она может быть широкая. Но это к специалистам. Если же по-дилетантски предположить, что ЧД распределены примерно так же, как и звезды, то почему бы и не быть гало…
kaichou
10.04.2018 11:36> во всей нашей Галактике диаметром около 100 000 световых лет пока обнаружено
> всего пять чёрных дыр. А здесь на маленьком пятачке в три световых года — сразу 12
Какое-то противоречие.
Во всём Млечном пути — 5, а в центре его же — 12.
Seregaalex
10.04.2018 13:48Почему то кажется, что и то и другое цифры очень далеки от реальности. Поэтому почему бы не написать так:)
Victor_koly
10.04.2018 23:27Раньше смогли найти 5. Правда 2 из них в центре (или что там может быть?):
В 2016 году японские астрофизики сообщили об обнаружении в Галактическом центре второй гигантской массы, вероятно чёрной дыры. Эта чёрная дыра находится в 200 световых годах от центра Млечного Пути. Наблюдаемый астрономический объект с облаком занимает область пространства диаметром 0.3 светового года, а его масса составляет 100 тысяч масс Солнца. Пока точно не установлена природа этого объекта — это чёрная дыра или иной объект
Это инфа с Вики. Но давно видел о спутнике центральной ЧД массой 1300 солнечных.
Rellor
10.04.2018 15:4910000+ чёрных дыр только в центре галактики.Почему их не заметили раньше? Наверняка их в десятки раз больше во всей галактике.
Quiensabe
10.04.2018 21:50Посмотрите статью внимательнее. Вывод о 10000+ чёрных дыр в центре — сделан как раз на основе известной плотности ЧД в галактике. Экстраполировав данные о галактике, на новые данные о центре — сделан вывод.
Ваша попытка провести обратную экстраполяцию «Наверняка их в десятки раз больше во всей галактике» — является логической ошибкой, так как нарушает исходную предпосылку.
Было бы проще, если статью переформулировать как то так: «Мы нашли в центре галактики 12 двойных систем с черной дырой. Что в 2.4 раза больше чем найдено в остальной части галактики. По оценкам, число обычных ЧД в галактике — около 4000. И тогда по пропорции в центре их должно быть больше 10000»
Sun-ami
10.04.2018 22:26На мой взгляд такая экстраполяция некорректна — довольно большое количество гиперскоростных звёзд указывает на то, что в районе большого скопления чёрных дыр звёздной массы формирование системы из звезды и чёрной дыры путём захвата одной из звёзд двойной системы чёрной дырой с выбрасыванием второй как гиперскоростной является обычным. Соответственно, для корректной экстраполяции нужно рассчитать и промоделировать этот сценарий формирования таких систем, который может оказаться основным.
Quiensabe
11.04.2018 04:02Вопрос корректности экстраполяции стоит адресовать авторам статьи. Я только показал, что обратная операция была бы некорректна по определению.
Справедливости ради — в статье не сказано, как именно проводился расчет. Я упомянул «пропорцию» — для наглядности. Вполне вероятно, что у авторов была какая-то модель для расчетов, и вряд ли она не учитывала относительные скорости движения звезд.Victor_koly
11.04.2018 11:45Вопрос такой возник — есть в центре галактики (скажем в радиусе 1 кпк от центра) повышенная плотность звезд (по количеству). Это явно вызвано повышенной плотностью вещества (в тоннах на куб. св. год). Но способствует ли эта повышенная плотность большему числу звезд той массы, которая необходима для образования ЧД? Это кроме случая слияния 2 нейтронных звезд, при котором образование ЧД кажется вероятно при массе менее 3 солнечных.
black_semargl
12.04.2018 11:23При падении звезды в ЦЧД значительная часть её массы (до половины) просто разлетается вокруг. И вполне может быть поглощена другими звёздами увеличивая их массу.
Sun-ami
Однако Википедия говорит что, кроме 10 тысяч чёрных дыр в радиусе 1 парсек от СМЧД Стрелец А есть ещё по крайней мере 6 тысяч звёзд. Если там так много чёрных дыр — они должны оказывать заметное влияние на вращение этих звёзд вокруг СМЧД, которое можно отследить по смещению их спектральных линий, подобно тому как обнаруживают экзопланеты.
MatveyK
Отличная задача для астрономов! Ждем программу типа кеплера, по поиску ЧД