|
Сверхмассивная черная дыра швыряется звездами
|
|
|
|
В конце 1980-х годов впервые появилась теория о существовании сверхскоростных звезд (HVSS). В 2005 году первые открытия были подтверждены. Сверхновые звезды движутся намного быстрее обычных звезд, и иногда они могут превышать вторую космическую скорость галактики. По оценкам астрономов, Млечный Путь содержит около 1000 сверхновых звезд, и новые исследования показывают, что некоторые из них происходят из галактики-спутника Млечного Пути, Большого Магелланова облака (БМО).
|
|
|
|
Есть ли в LMC сверхмассивная черная дыра (SMBH), которая выбрасывает некоторые HVSS в Млечный Путь?
|
|
|
|
Большинство звезд в Млечном Пути движутся со скоростью около 100 км/с, в то время как сверхзвуковые звезды могут двигаться со скоростью около 1000 км/ с. Общепринятое мнение, подкрепленное существующими данными, гласит, что сверхзвуковые звезды возникают в центре Галактики. Астрономы считают, что они происходят из двойных звездных систем, которые находятся слишком близко к Sgr. A*, SMBH Млечного Пути.
|
|
|
|
В этом сценарии одна из двойных звезд захватывается черной дырой, а другая выбрасывается в виде HVS. Это называется механизмом Хиллса. На самом деле, некоторые из первоначальных свидетельств, подтверждающих существование Sgr. A* был основан на быстро движущихся звездах в центре галактики с помощью механизма Хиллса.
|
|
|
|
|
|
|
Новое исследование, опубликованное в Astrophysical Journal, показывает, что поразительное количество сверхскоростных звезд Млечного Пути происходит не из центра галактики, а из LMC. Оно называется "Сверхскоростные звезды прослеживают сверхмассивную черную дыру в Большом Магеллановом облаке". Ведущим автором является Дживон Хан, аспирант Гарвардского и Смитсоновского астрофизических центров, изучающий галактическую археологию, и он доступен на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
В 2006 году исследователи опубликовали результаты исследования звезд Большой звездной системы Млечного Пути. В ходе этого исследования была обнаружена 21 звезда большой звездной системы, которые были несвязанными звездами главной последовательности типа В во внешнем гало Млечного Пути. Их свойства соответствовали звездам, выброшенным из центра галактики с помощью механизма Хиллса. В этом новом исследовании астрономы вновь обратились к этим звездам. У них была некоторая помощь, недоступная в 2006 году: космический аппарат ЕКА Gaia.
|
|
|
|
Gaia - наш супергерой, который измеряет звезды. Он расположен в точке L2 между Солнцем и Землей, где он измеряет 2 миллиарда объектов, в основном звезд, и отслеживает их положения и скорости. Хан и его коллеги повторно осмотрели 21 HVSS, используя соответствующие движения, предоставленные Gaia. Миссия Gaia, которая привела к значительному прогрессу в нашем понимании Млечного Пути, завершилась снова.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что половина несвязанных HVSS, обнаруженных в ходе исследования HVS, восходит не к Центру Галактики, а к LMC", - пишут Хан и его соавторы.
|
|
|
|
Это побудило их копать глубже. Исследователи построили модель, основанную на моделируемых звездах, которые были выброшены в результате взрыва в LMC. "Предсказанные пространственные и кинематические распределения моделируемых HVSS удивительно похожи на наблюдаемые распределения", - пишут авторы.
|
|
|
|
Может ли быть другая первопричина вспышек HSV? Взрывы сверхновых могут выбрасывать звезды, как и динамические гравитационные взаимодействия. По мнению авторов, они не могут их объяснить. "Мы обнаружили, что рождаемость и кластеризация HVSS LMC не могут быть объяснены вспышками сверхновых или динамическими сценариями выброса, не связанными с SMBH", - объясняют авторы.
|
|
|
|
Одним из ключевых свидетельств, подтверждающих наличие черной дыры в LMC, является ее сверхплотность. Область, называемая сверхплотностью Льва, расположена ближе к созвездию Льва и содержит более высокую плотность звезд, чем окружающие области. Хан и его коллеги-исследователи говорят, что их модель также создает такую же сверхплотность. Небольшая галактика с массой около 600 000 солнечных масс в LMC выбрасывает звезды в Млечный Путь, некоторые из которых являются HVSS, а некоторые из них сейчас находятся в сверхплотном состоянии.
|
|
|
|
Их модель показывает, что почти все звезды в созвездии Льва с повышенной плотностью произошли от LMC и его SMBH, что авторы описывают как "любопытный результат". Чтобы лучше понять это, они изучили, как работает механизм Хиллса.
|
|
|
|
"Основными составляющими механизма Хиллса являются: (1) масса LMC, (2) массы двойной звезды, (3) разделение двух звезд до приливного разрушения, (4) расстояния до перицентра двойной орбиты вокруг SMBH", - пишут авторы. Это входные данные для механизма Хиллса, а выходные - вероятности и скорости выброса для отдельных звезд.
|
|
|
|
Для выброшенных звезд исследователи проинтегрировали их орбиты вперед на 400 миллионов лет, чтобы увидеть, куда они направятся. "Мы, наконец, "наблюдаем" результирующую популяцию звезд из системы покоя Галактики на сегодняшний день и применяем функцию отбора, чтобы соответствовать наблюдательным ограничениям обзора HVS", - пишут авторы.
|
|
|
|
Результаты этого исследования могут иметь далеко идущие последствия. Согласно современным представлениям, все крупные галактики содержат SMBH, а галактики меньшего размера - нет. Есть некоторые свидетельства того, что они могут находиться в небольших галактиках, но, например, в карликовых галактиках, таких как LMC, черные дыры могут быть недостаточно массивными, чтобы считаться настоящими SMBH, в зависимости от того, где находится граница. Кроме того, их труднее обнаружить в карликовых галактиках, потому что они, возможно, не накапливают активно вещество.
|
|
|
|
Это исследование меняет ситуацию.
|
|
|
|
Это показывает, что наличие черной дыры не только порождает сверхмощные галактики; движение галактики также вносит свой вклад. Будущие исследования сверхмощных галактик должны учитывать движение галактик.
|
|
|
|
Исследование также имеет последствия для нашего понимания роста и эволюции галактик. Если астрофизики не замечают черных дыр в небольших галактиках, это означает, что в наших теориях эволюции галактик, скорее всего, не хватает соответствующих данных.
|
|
|
|
При дальнейшем изучении HVSS эти результаты будут приняты во внимание. Данные Gaia могут помочь найти больше HVSS, когда в будущих выпусках данных появится больше информации. Это означает, что ученые всегда ищут больше точных данных. Располагая этими данными, исследователи могут строить более подробные модели и разрабатывать более строгие теории о HVSS и том, как они генерируются.
|
|
|
|
Источник
|
