Астрономія
Астрономія

Кулясте скупчення NGC 6397 виявилося заповненим чорними дірами зоряної маси

За допомогою даних телескопів «Габбл» та Gaia астрономи визначили, що всередині кулястого скупчення NGC 6397 присутній центральний темний компонент, який складає від 0,8% до 2% маси структури. У своїй статті в журналі Astronomy & Astrophysics вчені роблять висновок, що це не чорна діра середньої маси, а група компактних зірок і чорних дір зоряної маси.

NASA, ESA, Hubble Heritage Team / Wikimedia Commons

NASA, ESA, Hubble Heritage Team / Wikimedia Commons

Що таке чорна діра середньої маси?

Теоретично, маса чорної діри ніяк не обмежується. Тож було б логічним вважати, що існують чорні діри середньої маси, які заповнюють значний розрив між чорними дірами, що утворюються внаслідок колапсу зірок, та надмасивними чорними дірами у центрах галактик. Крім того, вважається, що надмасивні чорні діри утворюються шляхом злиття, тож чорні діри середньої маси можуть бути перехідною стадією утворення таких об’єктів. Однак наразі відомостей про чорні діри середньої маси замало. Астрономи відшукали декілька важливих кандидатів у такі об’єкти, а також зафіксували один сигнал гравітаційних хвиль від злиття чорних дір, що утворили чорну діру середньої маси.

У якості можливих місць для пошуку таких чорних дір вчені обирають, зокрема, кулясті зоряні скупчення. Ці щільні, майже сферичні групи світил утворилися у ранні епохи та містять старі популяції зірок. Приблизно п’ята частина кулястих скупчень зазнає колапсу ядра. Існує кілька сценаріїв, як у такому середовищі може утворюватися чорна діра проміжної маси: колапс та злиття зірок, накопичення залишкового газу на чорній дірі зоряної маси тощо.

Яке дослідження провели вчені?

Астрономи вирішили проаналізувати розташоване у Чумацькому Шляху на відстані 7800 світлових років від Землі кулясте скупчення NGC 6397, щоб з’ясувати, чи містить воно чорну діру середньої маси. Для цього вони скористалися даними телескопів «Габбл» та Gaia, що дозволило вирахувати траєкторії та швидкості зірок у скупченні. Після цього вони виділили різні групи світил у скупченні, базуючись на їхніх масах, швидкостях та орбітах. Також у дослідженні враховували оцінки густини скупчення.

NASA's Goddard Space Flight Center, Paul Morris / YouTube

Що показали результати?

Результати демонструють, що що швидкості зірок майже рівномірні на відстані до 2 ефективних радіусів. Згідно з моделюваннями, у скупченні присутній внутрішній центральний компонент. Це може бути або чорна діра проміжної маси у 500 - 650 сонячних мас, або внутрішнє скупчення компактних зірок (білих карликів та нейтронних зірок) та чорних дір зоряної маси. На думку дослідників, другий сценарій більш вірогідний. Таким чином, всередині скупчення є підгрупа темних компонентів загальною масою від 1000 до 2000 сонячних мас, половина з яких сконцентрована в межах 2% ефективного радіусу скупчення. Серед цієї підгрупи мають домінувати чорні діри із зоряною масою. Їхнє злиття в у майбутньому може стати важливим джерелом гравітаційних хвиль.


Детальніше про фіксацію чорної діри проміжної маси можна почитати тут, а наш матеріал «Що таке чорна діра?» дозволить дізнатися більше про те, якими бувають ці об’єкти.

ефективних радіусів
Ефективний радіус — радіус тієї частини системи, що випромінює половину її світла