1 мин чтения

В 1916 году Карл Шварцшильд предложил теорию о существовании черных дыр в качестве решения уравнений поля Эйнштейна для его общей теории относительности.

К середине 20-го века астрономы впервые начали выявлять черные дыры, применяя косвенные методы, которые заключались в наблюдении за их воздействием на окружающие объекты и само пространство.

С 1980-х годов ученые изучали сверхмассивные черные дыры (SMBHS), которые находятся в центре большинства массивных галактик во Вселенной. И к апрелю 2019 года совместная работа телескопа Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала первое в истории изображение SMBH.

Эти наблюдения дают возможность проверить законы физики в самых экстремальных условиях и дают представление о силах, которые сформировали Вселенную.

Согласно недавнему исследованию, международная исследовательская группа опиралась на данные обсерватории Gaia ЕКА для наблюдения солнцеподобной звезды со странными орбитальными характеристиками. Из-за характера его орбиты команда пришла к выводу, что он должен быть частью черной дыры.

Это делает ее ближайшей черной дырой к нашей Солнечной системе и подразумевает существование значительной популяции бездействующих черных дыр в нашей галактике.

Исследованием руководил Карим Эль-Бадри, астрофизик Гарвардского общества из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) и Института астрономии Макса Планка (MPIA).

Как объяснил Эль-Бадри Universe Today, эти наблюдения были частью более широкой кампании по выявлению спящих черных дыр-компаньонов обычных звезд в галактике Млечный Путь.

«Последние четыре года я искал спящие черные дыры, используя широкий спектр наборов данных и методов», — сказал он.

«Мои предыдущие попытки выявили разнообразный зверинец бинарных объектов, которые маскируются под черные дыры, но это был первый раз, когда поиск принес плоды».

Для этого исследования Эль-Бадри и его коллеги опирались на данные, полученные обсерваторией Gaia Европейского космического Агентства (ЕКА). Эта миссия потратила почти десятилетие на измерение положений, расстояний и собственных движений почти 1 миллиарда астрономических объектов, таких как звезды, планеты, кометы, астероиды и галактики.

Отслеживая движение объектов по орбите вокруг центра Млечного Пути (метод, известный как астрометрия), миссия Gaia стремится создать самый точный из когда-либо созданных 3D-космических каталогов.

Для своих целей Эль-Бадри и его коллеги изучили все 168 065 звезд в третьем выпуске данных Gaia (GDR3), которые, как оказалось, имеют орбиты двух тел.

Их анализ выявил особенно многообещающего кандидата, G-тип (желтая звезда), обозначенный Gaia DR3 4373465352415301632 – для своих целей команда обозначила его Gaia BH1. Основываясь на наблюдаемом решении орбиты, Эль-Бадри и его коллеги определили, что у этой звезды должен быть двойной компаньон – черная дыра.

Эль-Бадри сказал: «Данные Gaia ограничивают то, как звезда движется по небу, очерчивая эллипс по мере того, как она вращается вокруг черной дыры. Размер орбиты и ее период дают нам ограничение на массу ее невидимого спутника – около 10 масс Солнца».

«Чтобы подтвердить правильность решения Gaia и исключить альтернативы, отличные от черной дыры, мы провели спектроскопическое исследование звезды с помощью нескольких других телескопов. Это ужесточило наши ограничения на массу спутника и доказало, что он действительно «темный».

Чтобы подтвердить свои наблюдения, команда проанализировала измерения радиальной скорости Gaia BH1 с нескольких телескопов.

Это включало в себя Эшелле-спектрометр высокого разрешения обсерватории У. М. Кека (HIRES), Волоконный оптический спектрограф расширенного диапазона (FEROS) телескопа MPG/ESO, спектрограф X-Shooter Очень большого телескопа (VLT), многообъектные спектрографы Gemini (GMOS), Magellan Спектрограф Echellette (MagE) и многообъектный волоконный спектроскопический телескоп Большой площади неба (LAMOST).

Подобно методу, используемому для поиска экзопланет (доплеровская спектроскопия), спектры, предоставляемые этими приборами, позволили команде наблюдать и измерять гравитационные силы, влияющие на ее орбиту. Эти последующие наблюдения подтвердили орбитальное решение Gaia BH1 и то, что спутник массой примерно 10 солнечных вращался вместе с ней.

Как указал Эль-Бадри, эти находки могут представлять собой первую черную дыру в Млечном Пути, которая не наблюдалась на основании ее рентгеновского излучения или других энергетических выбросов:

«Модели предсказывают, что Млечный Путь содержит около 100 миллионов черных дыр. Но мы наблюдали только около 20 из них. Все предыдущие, которые мы наблюдали, относятся к “рентгеновским двойникам”: черная дыра пожирает звезду-компаньона, и она ярко сияет в рентгеновских лучах, поскольку потенциальная гравитационная энергия этого материала преобразуется в свет».

«Но это только верхушка айсберга: гораздо большая популяция может скрываться в более широко разделенных бинарных системах. Открытие Gaia BH1 проливает ранний свет на эту популяцию».

Если эти данные подтвердятся, это может означать, что в Млечном Пути существует значительная популяция бездействующих черных дыр. Это относится к черным дырам, которые не видны по ярким дискам, вспышкам излучения или сверхскоростным струям, исходящим из их полюсов (как это часто бывает с квазарами).

Если эти объекты распространены в нашей галактике повсеместно, последствия для звездной и галактической эволюции могут быть глубокими. Однако вполне возможно, что эта конкретная бездействующая черная дыра является исключением и не указывает на большую популяцию.

Чтобы проверить свои выводы, Эль-Бадри и его коллеги с нетерпением ожидают выпуска данных Gaia 4 (GDR 4), дата которого еще предстоит определить, который будет включать все данные, собранные в ходе пятилетней номинальной миссии (GDR 4).

Публикация будет включать в себя самые последние астрометрические, фотометрические каталоги и каталоги лучевых скоростей для всех наблюдаемых звезд, двойных систем, галактик и экзопланет.

Пятый и последний выпуск (GDR 5) будет включать в себя данные номинальной и расширенной миссии (все 10 лет).

«Основываясь на частоте встречаемости спутников BH, подразумеваемой Gaia BH1, мы подсчитали, что следующий публикация данных Gaia позволит обнаружить десятки подобных систем», – сказал Эль-Бадри.

«Имея в виду только один объект, трудно точно понять, что он подразумевает о населении (это может быть просто странность, случайность). Мы в восторге от демографических исследований населения, которые мы сможем провести с более крупными выборками ».

Источник новости Universetoday

Поделитесь новостью
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Предыдущий пост Ученые Нашли Способ Объяснить Происхождение Первых Континентов на Земле
Следующий пост Груды Мусора на Марсе Могут Угрожать Будущим Миссиям
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x