Астрофізики шукають другу найближчу надмасивну чорну діру

Двоє астрофізиків із Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики запропонували спосіб спостерігати за другою найближчою до Землі надмасивною чорною дірою: гігантом, маса якого в 3 мільйони разів перевищує масу Сонця, розміщена в карликовій галактиці Лев I. Надмасивна чорна діра під назвою Leo I* була вперше запропонована незалежною групою астрономів наприкінці 2021 року. Команда помітила, що зірки набирають швидкість, коли вони наближаються до центру галактики, що свідчить про наявність чорної діри, але прямо створюють зображення випромінювання від чорна діра була неможливою.

Тепер астрофізики CfA Фабіо Пакуччі та Аві Леб пропонують новий спосіб перевірити існування надмасивної чорної діри; їх робота описана в дослідженні, опублікованому сьогодні в Astrophysical Journal Letters.

«Чорні діри — дуже невловимі об’єкти, і іноді їм подобається грати з нами в хованки», — каже Фабіо Пакуччі, провідний автор дослідження ApJ Letters. «Промені світла не можуть вийти за межі свого горизонту подій, але середовище навколо них може бути надзвичайно яскравим, якщо достатньо матеріалу потрапляє в їхній гравітаційний колодязь. Але якщо чорна діра не нарощує масу, натомість вона не випромінює світла, і її стає неможливо знайти. з нашими телескопами».

Це проблема з Левом I — карликовою галактикою, яка настільки позбавлена ​​газу, доступного для акреції, що її часто називають «викопною». Отже, ми відмовимося від надії спостерігати це? Можливо, ні, кажуть астрономи.

«У нашому дослідженні ми припустили, що невелика кількість маси, втрачена зірками, які блукають навколо чорної діри, може забезпечити швидкість приросту, необхідну для її спостереження», — пояснює Пакуччі. «Старі зірки стають дуже великими та червоними — ми називаємо їх червоними гігантами. Червоні гіганти зазвичай мають сильні вітри, які несуть частку їхньої маси в навколишнє середовище. Здається, простір навколо Лева I* містить достатньо цих стародавніх зірок, щоб це зробити. можна спостерігати».

«Спостереження за Левом I* може стати новаторським», — каже Аві Леб, співавтор дослідження. «Це буде друга найближча надмасивна чорна діра після тієї, що знаходиться в центрі нашої галактики, з дуже схожою масою, але розміщеною в галактиці, яка в тисячу разів менша за масив Чумацького Шляху. Цей факт ставить під сумнів усе, що ми знаємо про неї. як спільно еволюціонують галактики та їхні центральні надмасивні чорні діри. Як така велика дитина народилася від худорлявого батька?»

Десятиліття досліджень показують, що більшість масивних галактик містять надмасивну чорну діру у своєму центрі, а маса чорної діри становить десяту частку відсотка загальної маси сфероїда зірок, які її оточують.

«У випадку Лева I, — продовжує Леб, — ми очікували б набагато меншу чорну діру. Натомість Лев I, схоже, містить чорну діру, маса якої в кілька мільйонів разів перевищує масу Сонця, подібну до тієї, яку містить Чумацький Шлях.  Це захоплююче, тому що наука зазвичай найбільше просувається, коли стається несподіване».

Отже, коли можна очікувати зображення чорної діри?

«Ми ще не там», — каже Пакуччі.

Команда отримала дані телескопа на космічній рентгенівській обсерваторії Чандра та радіотелескопі Very Large Array у Нью-Мексико та зараз аналізує нові дані. Пакуччі каже: «Лев I* грає в хованки, але випромінює занадто багато радіації, щоб довго залишатися непоміченим».