В звездном скоплении в галактике Андромеды, также известной как М31, астрономы изучили изменения в свете и обнаружили черную дыру, масса которой почти в 100 000 раз превышает массу Солнца. Это ставит чудовище в режим “промежуточной массы”, одновременно неуловимой и очень востребованной астрономами из-за вопросов, на которые они могут ответить.
В этой работе, – пишет международная группа астрономов под руководством Ренуки Печетти из Ливерпульского университета Джона Мурса в Великобритании, – мы используем модели массы высокого разрешения и кинематику, чтобы представить обнаружение черной дыры промежуточной массы (IMBH) солнечной массы ~ 100 000 со значимостью более 3 сигма”.
Черные дыры – очень обманчивые звери. Если только они активно не накапливают материю – процесс, который генерирует невероятно яркое излучение, – они не испускают свет, который мы можем обнаружить. Поэтому их поиск – это дело детектива, который смотрит на то, что происходит в окружающем пространстве.
Одним из таких ключей к обнаружению черной дыры являются орбиты объектов вокруг нее.
Большинство черных дыр, которые мы обнаружили с помощью различных методов, делятся на два диапазона по массе. Есть черные дыры со звездной массой, примерно в 100 раз превышающей массу Солнца, и сверхмассивные черные дыры, которые начинаются в низком диапазоне – примерно в миллион раз больше массы Солнца (и могут становиться невероятно толстыми оттуда).
В середине находится диапазон, классифицируемый как промежуточный, и сказать, что эти черные дыры обнаруживаются редко – значит преуменьшить.
На сегодняшний день количество обнаруженных IMBH остается невероятно низким. Это несколько раздражает; без черных дыр промежуточной массы ученые пытаются понять, как могут сосуществовать два дико разных режима массы.
Устойчивая популяция черных дыр в промежуточном диапазоне масс могла бы помочь нам устранить этот пробел, предлагая механизм, с помощью которого черные дыры звездной массы могут стать гигантами.
Это приводит нас к Андромеде, а точнее, к шаровому звездному скоплению внутри Андромеды под названием B023-G078.
B023-G078 является самым массивным звездным скоплением такого рода в галактике, примерно сферическим звездным скоплением, гравитационно связанным со скоростью 6,2 миллиона солнечных масс.
Согласно моделям, такие скопления могут образовываться, когда одна галактика поглощает другую. Это очень распространенное явление; Млечный Путь делал это несколько раз, как и Андромеда. Глобулярные скопления могут быть тем, что остается от галактических ядер небольших галактик, которые поглощаются более крупными, с черными дырами и всем остальным.
Именно так Печетти и его коллеги считают историю происхождения B023-G078. Они изучили металлический состав скопления, основываясь на тонких признаках в испускаемом им свете, и определили, что его возраст составляет около 10,5 миллиардов лет, а металличность схожа с металличностью других галактических ядер, оторванных от Млечного Пути.
Затем они изучили, как звезды движутся вокруг центра скопления, чтобы попытаться рассчитать массу черной дыры, которая должна там находиться. Результат составил около 91 000 солнечных масс, что составляет примерно 1,5 процента от массы скопления.
Это позволяет предположить, что родительская галактика B023-G078 была карликовой галактикой с массой около 1 миллиарда солнечных масс. Масса Большого Магелланова Облака, карликовой галактики, вращающейся вокруг Млечного Пути, оценивается в 188 миллиардов солнечных масс, а Андромеды – около 1,5 триллиона солнечных масс.
Статья команды доступна на сайте arXiv