Изучая ядро шарового скопления «близкого» к Земле, астрономы ожидали наткнуться на неуловимый объект: черную дыру промежуточной массы. В конце концов, они натолкнулись на скопление маленьких черных дыр звездной массы. Подробности исследования опубликованы в журнале «Астрономия и астрофизика».
Шаровое звёздное скопление — это концентрации сотен тысяч звезд, заключенные в сферу, размер которой колеблется от двадцати до нескольких сотен световых лет. Все эти звезды образовались одновременно, из одного и того же газового облака. В настоящее время в Млечном Пути насчитывается около 150 таких скоплений, но их может быть больше. Наконец, эти объекты часто считаются «окаменелостями», поскольку большинство из них сформировалось очень рано во Вселенной.
Черная дыра средней массы
NGC 6397 находится примерно в 7 800 световых годах от Земли и является одним из таких скоплений. Это также один из самых близких к Земле. Недавно Эдуардо Витраль и Гэри А. Мамон из Парижского института астрофизики проявили интерес к нему, чтобы исследовать возможное присутствие внутри очень редкого объекта: черной дыры промежуточной массы.
Как следует из названия, эти «промежуточные массы» находятся между черными дырами звездной массы (до ста масс Солнца) и сверхмассивными (несколько миллионов, даже миллиардов звездных масс), обнаруженными в центре галактик.
По мнению авторов, эти «промежуточные» объекты могли быть обнаружены в гравитационном ядре шаровых скоплений, вокруг которых сплачиваются звезды. Свойства NGC 6397 также предполагают, что в ее центре может быть одна из этих «средних масс».
Множество маленьких черных дыр
Чтобы исследовать возможное присутствие такого объекта, исследователи полагались на изображения скопления, сделанные Хабблом за несколько лет. Они также объединили эти данные с данными, собранными спутником ЕКА Gaia, который исследует положение, расстояния и движения звезд. Используя всю эту информацию, исследователи смогли оценить распределение массы в этом кластере.
«Мы нашли очень убедительные доказательства наличия невидимой массы в плотном ядре шарового скопления», — подтвердил астроном Эдуардо Витраль. «С другой стороны, мы были удивлены, обнаружив, что эта дополнительная масса не содержалась в конкретной точке, а распределялась по большей площади (несколько процентов от размера кластера)».
Мы знаем, что «мертвые» звезды, такие как белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры, плотнее звезд основной последовательности. В результате они движутся внутрь в этих скоплениях, посылая наружу менее плотные звезды.
Здесь расчеты исследователей показали, что невидимая масса, распределенная в центре скопления, представляет собой не черную дыру средней массы, не коллекцию белых карликов или нейтронных звезд, а концентрацию черных дыр звездной массы.
«Наше исследование является первым, которое дает представление как о массе, так и о масштабах того, что кажется коллекцией преимущественно черных дыр в центре обрушившегося шарового скопления», — говорит Эдуардо Витраль.
Будущие слияния?
Эта работа будет полезна в будущем, поскольку теперь мы знаем, что несколько черных дыр звездной массы могут быть обнаружены в центрах шаровых скоплений. Исходя из этого принципа, астрономы смогут усовершенствовать свои исследования, исключив группы, которые ведут себя подобным образом.
Мы также могли представить, что все эти маленькие черные дыры могут обернуться вокруг друг друга и в конечном итоге слиться вместе. В результате они могли дать начало черной дыре промежуточной массы. Между тем процессы, приводящие к этим слияниям, могут также генерировать гравитационные волны, которые могут быть захвачены нашими приборами.
Источник:
