Скопление звезд под названием IRS 13 около центра галактики, похоже, таит в себе черную дыру. Более того, то, как эти звезды роятся и вращаются по орбите, предполагает, что черная дыра — редкость — в диапазоне средней массы, между теми, которые имеют звездоподобную массу, и сверхмассивными монстрами.
Подобные черные дыры промежуточной массы обнаруживаются чрезвычайно редко, что делает IRS 13 интересным объектом сам по себе... но вишенкой на торте является его местоположение.
Находящаяся всего в 0,1 светового года от центра Галактики черная дыра, по-видимому, является одним из строительных блоков, которые питают продолжающийся рост и эволюцию сверхмассивной черной дыры в ядре Млечного Пути, Стрельца А* (Sgr A*).
Это важная подсказка, которая может помочь нам понять, как растут черные дыры, и преодолеть разрыв между массами звездного диапазона и сверхмассивными черными дырами.
Черные дыры являются конечной точкой эволюции массивной звезды, но наблюдаемые массы этих объектов озадачивают.
В диапазоне звездных масс у нас есть черные дыры, которые образуются из сколлапсировавших ядер массивных звезд (и слияний между ними ). Для черной дыры, образованной из одной звезды, верхний предел массы составляет около 80 масс Солнца .
Сверхмассивные черные дыры имеют плохо определенный диапазон масс, но общепринято считать, что он составляет от миллионов до миллиардов масс Солнца. Все, что находится между 100 массами Солнца и 100 000–1 миллионом масс Солнца, — это промежуточный диапазон масс, в котором обнаружено поразительно мало объектов.
Причина этого шока в том, что это оставляет пустым эволюционный путь между маленькими черными дырами и большими.
В статистике наблюдений между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами существует разрыв, который нелегко объяснить. Это означает, что у нас мало или совсем нет доказательств роста от одной точки к другой.
IRS 13 была обнаружена чуть более 25 лет назад и с тех пор озадачивает астрономов. Сначала ее считали одиночной массивной звездой. Затем двойной звездой. Затем звездой Вольфа-Райе, массивной звездой на грани сверхновой.
С тех пор его идентифицировали как небольшое скопление, но оно все еще остается загадкой. Оно так близко к Sgr A* — черной дыре с массой 4,3 миллиона Солнц — что такое скопление не должно было бы поддерживать свою тесную структуру.
Команда под руководством астрофизика Флориана Пайскера из Кельнского университета в Германии хотела разрешить эту загадку, поэтому исследователи изучили, как движутся звезды и газовые сгустки в скоплении. Они ожидали, что движение будет относительно случайным, но вместо этого обнаружили, что оно было довольно упорядоченным.
Этому есть два возможных объяснения. Одно из них — влияние Sgr A*, каким-то образом изменяющее орбиты объектов в IRS 13. Но, по мнению команды, внутри скопления должно быть что-то, гравитационно удерживающее его в целости.
Они провели наблюдения и моделирование, чтобы увидеть, смогут ли они выяснить, что это было. Отслеживая движения кластера, они определили местоположение, где мог находиться этот плотный объект.
В этом месте они наблюдали рентгеновское излучение и кольцо ионизированного газа, вращающееся со скоростью около 130 километров (81 миля) в секунду.
Затем они вычислили массу объекта в центре кольца, используя все эти движения. Их объект перевесил космические весы примерно на 30 000 солнечных масс. Есть только одно, что могло быть: черная дыра промежуточной массы.
Будущие наблюдения с использованием самых современных инструментов дадут нам больше информации об этом загадочном объекте, но на данный момент это скопление, по-видимому, представляет собой значительный шаг на пути к пониманию эволюции черных дыр.
«IRS 13, по-видимому, является важнейшим строительным блоком для роста нашей центральной черной дыры SgrA*», — говорит Пайскер. «Это захватывающее звездное скопление продолжает удивлять научное сообщество с тех пор, как оно было обнаружено около двадцати лет назад. Сначала считалось, что это необычно тяжелая звезда. Однако с помощью данных высокого разрешения мы теперь можем подтвердить состав его строительных блоков с черной дырой средней массы в центре».
ScienceAlert
