Стрелец, подвинься: в центре Млечного пути обнаружены новые черные дыры

Движение звезд в галактиках похоже на вращение газового облака: более массивные частицы устремляются ближе к центру. В астрономических масштабах это означает, что центр нашей Галактики должен быть буквально усеян тысячами черных дыр. Астрономам наконец-то удалось засечь тринадцать объектов, которые подтверждают данную гипотезу.

Стрелец А*

Изучая собственное движение и угловые скорости звезд в центральной части Млечного пути, астрономы пришли к выводу, что в центре нашей Галактики находится черная дыра массой в несколько миллионов масс Солнца. Также существуют веские основания полагать, что похожим образом выглядят и центры других галактик.

Черная дыра в центре Млечного пути имеет название Стрелец A* (Sagittarius A* или коротко, Sgr A*), она была обнаружена в 70-80-х годах ХХ века. Сразу несколько групп ученых на различных телескопах производили наблюдения области центра Галактики, и изначально было выявлено наличие радиоисточника, природа которого была непонятна. Длительное изучение движения звезд рядом с Sgr A* позволило оценить массу и размер объекта: исходя из полученных результатов было предположено, что Стрелец А* является черной дырой.

Relax, take it easy

Движение звезд в галактиках определяется в первую очередь силами тяготения, и по своей сути очень похоже на движение газа: множество звезд двигаются как единое целое и при этом оказывают влияние друг на друга за счет взаимного притяжения и столкновений.

Система звезд, в которой небесные тела находятся довольно далеко друг от друга, может прийти в состояние равновесия и находиться в нем неограниченно долго. Процесс становления такой картины называется релаксацией, и он происходит за счет «перемешивания» траекторий звезд при их движении в общем гравитационном поле.

Галактический касп

Центральная область Галактики интересна тем, что, благодаря высокой плотности материи, время релаксации для звезд меньше времени жизни Млечного пути. Переход к стационарному состоянию приводит к тому, что распределение вещества имеет резкий пик ближе к центру: в астрономии он называется каспом. Звезды в каспе могут подходить друг к другу очень близко и сталкиваться, а также разрушаться приливными силами черной дыры или просто падать на нее.

С другой стороны, релаксация должна приводить к тому, что наиболее массивные объекты «просачиваются» ближе к центру. Такое поведение в первую очередь должно быть свойственно черным дырам: согласно расчетам, в центре Галактики должны находиться десятки тысяч черных дыр, суммарная масса которых составляет порядка 5% от массы Стрельца А*. А более легкие небесные тела, звезды, наоборот, «выдавливаются» из этой области.

Некоторые из черных дыр в процессе своего движения сольются с Sgr A*, но астрономы показали, что скорость этого процесса невелика, и основная их часть все еще находится в центральной области Галактики. Однако экспериментальное наблюдение черных дыр крайне затруднено, и длительное время астрономам не удавалось найти даже несколько, не говоря уже о тысячах, неуловимых объектов.

Полученные результаты: Sgr A* показан желтым, найденные черные дыры – голубым

Чертова дюжина

Группа американских ученых обратилась к данным космического телескопа «Chandra», который уже более восемнадцати лет работает на земной орбите и наблюдает излучение в рентгеновском диапазоне.

Была определена область для изучения – от 0.2 до 3.8 парсек вокруг Sgr A*. Согласно имеющимся данным, в этом регионе находится 415 источников. Астрономы выделили из них двойные рентгеновские системы: это пара из двух объектов, один из которых является обычной звездой, а другой – массивный и компактный – либо нейтронной звездой, либо черной дырой.

Таких источников оказалось всего тринадцать, и все они находятся на расстояниях не больше одного парсека до Sgr A*. Подобные объекты сложно отделить от миллисекундных пульсаров, поэтому вплоть до половины из них могут оказаться не черными дырами. Однако, полученный результат согласуется с нижней оценкой количества черных дыр вблизи центра Млечного пути: не исключено, что в ближайшее время будут обнаружено еще множество черных дыр, данные о которых, возможно, смогут пролить свет на некоторые тайны устройства самых загадочных объектов во Вселенной.