|
Где же все черные дыры промежуточной массы
|
|
|
|
Астрофизики считают, что массы черных дыр иерархичны. Самые большие — это сверхмассивные черные дыры (СМЧД), подобные той, что находится в центре Млечного Пути и других галактик. Черные дыры звездной массы образуются из коллапсирующих звезд и меньше по размеру. Самые маленькие из всех — это теоретические первичные черные дыры, которые сформировались только в условиях странной физики ранней Вселенной.
|
|
|
|
Предполагается, что черные дыры промежуточной массы (ЧДПМ) находятся между черными дырами звездной массы и ЧДПМ в иерархии масс. Их массы составляют от 10^2 до 10^5 солнечных масс. Проблема в том, что их существование никогда не было подтверждено. Исследователи обнаружили свидетельства существования одной такой черной дыры в Омега Центавра в 2008 году, но последующие исследования опровергли это утверждение. На данный момент существование ЧДПМ остается неизвестным.
|
|
|
|
Если они существуют, новые исследования предлагают способ их обнаружения. Статья называется «Доказательства существования черных дыр промежуточной массы на основе микролинзирования в каталоге CHIME/FRB 2», а ведущим автором является Хуан Чжоу из Школы физики и оптоэлектронной инженерии Янцзыйского университета, Китай. Исследование доступно на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
«Черные дыры промежуточной массы (ЧДПМ) — это недостающее звено в космической иерархии черных дыр, заполняющее пробел между черными дырами звездной массы и сверхмассивными», — пишут авторы. Они также являются редкими лабораториями для проверки так называемой гравитации сильного поля — областей, где пространство-время сильно искривлено экстремальными гравитационными силами. «Однако обнаружение ЧДПМ до сих пор оставалось крайне сложной задачей», — поясняют они.
|
|
|
|
|
|
|
Исследователи предполагают, что ЧДПМ можно обнаружить с помощью гравитационного микролинзирования быстрых радиовспышек (FRB). Быстрые радиовспышки (FRB) — это кратковременные радиоволны, длительностью от доли микросекунды до примерно 3 секунд. Они возникают в результате высокоэнергетического астрофизического процесса, который до сих пор не изучен и не идентифицирован. «Эффект микролинзирования быстрых радиовспышек (FRB) может служить чистым и мощным методом исследования черных дыр промежуточной массы (ЧДПМ)», — объясняют исследователи.
|
|
|
|
Канадский эксперимент по картированию интенсивности водорода (CHIME) создал каталог FRB, с которым работали авторы. Они обнаружили два признака микролинзирования, которые могут указывать на наличие ЧДПМ.
|
|
|
|
«Среди FRB наиболее вероятно наличие сигналов линзирования у тех, которые имеют четкую многопиковую структуру», — пишут авторы. «На кривую блеска FRB с микролинзированием будет наложен эхо-сигнал».
|
|
|
|
«Предполагаемые массы линз для этих двух сигнатур составляют приблизительно [539–609] солнечных масс и приблизительно [1544–2571] солнечных масс соответственно», — пишут они. Обе массы находятся в правильном диапазоне для чёрных дыр промежуточной массы (ЧДПМ).
|
|
|
|
Авторы объясняют, что если вдоль линии зрения нет промежуточных структур, таких как галактики или скопления галактик, то ЧДПМ могут иметь первичную природу. Это связано с тем, что они изолированы и не находятся внутри какой-либо галактики. В некоторых частях своей статьи они называют их первичными чёрными дырами (PBH).
|
|
|
|
Учёные предположили, что PBH могут составлять значительную часть тёмной материи, возможно, всю её. В этом случае все ЧДПМ в двух диапазонах масс, в которых находятся эти две сигнатуры, могут составлять около 4% тёмной материи. Даже если эти обнаружения на самом деле не являются ЧДПМ, эти результаты всё равно что-то говорят учёным. В этом случае, промежуточные черные дыры (ЧДПМ) в этих двух диапазонах масс не могут составлять более 13% темной материи.
|
|
|
|
«На основе первичного происхождения мы получили предварительное ограничение на долю темной материи в первичных черных дырах (PBH): 1) эти PBH будут составлять ~4% темной материи в диапазонах масс ~ [539, 609] солнечных масс и ~ [1544, 2571] солнечных масс; 2) если эти кандидаты не являются истинными сигналами гравитационного линзирования, то количество PBH с массами > 300 солнечных масс может быть ограничено ~13% на уровне достоверности 95%», — пишут авторы.
|
|
|
|
Но эти интерпретации применимы только в том случае, если это реальные события микролинзирования, а обнаруженная пара ЧДПМ изолирована и не находится внутри галактики или скопления галактик. Чтобы определить, так ли это, нам необходимо лучше понимать быстрые радиовспышки.
|
|
|
|
«Поэтому более полная информация о наблюдениях за быстрыми радиовспышками, а также более глубокое понимание того, могут ли внутренние механизмы излучения быстрых радиовспышек создавать сигналы, подобные линзированию, будут иметь решающее значение для установления этого эффекта как мощного инструмента для исследования (первичных) черных дыр промежуточной массы», — пишут авторы.
|
|
|
|
Источник
|
