Астрономы наблюдают многочисленные слияния галактик по всей вселенной. Однако им все еще очень мало известно про то, что происходит со сверхмассивными черными дырами в центрах соединяющихся галактик.
Процессы слияния галактик занимают до миллиарда лет. В течение этого времени звезды и газы сливающихся галактик постепенно образуют единую новую большую галактику. Ученые уже достаточно хорошо понимают события, которые происходят во время такого слияния.
В свою очередь, для черных дыр астрономы считают, что два таких объекта могут просто слиться в одну большую сверхмассивную черную дыру, посылая в космос чрезвычайно сильные гравитационные волны. Однако есть еще один вариант.
Если между двумя сверхмассивными черными дырами существует значительная асимметрия, вновь образовавшаяся черная дыра может быть выброшена из галактики вместе с ее ближайшими звездами силой отдачи после испускания гравитационных волн.
Гиперкомпактные звездные системы с черной дырой
Объекты этого типа, гиперкомпактные звездные системы (HCSS), о существовании которых ученые начали подозревать более 10 лет назад, представляют собой не что иное, как сверхмассивные черные дыры, окруженные плотной группой звезд, пересекающих межгалактическое пространство.
Существование HCSS было бы отличным свидетельством отдачи, вызванной излучением гравитационных волн.
Есть только одна проблема: такой объект еще не обнаружен
Однако процессы, происходящие в меньшем масштабе, также должны происходить в большем масштабе. Благодаря таким интерферометрам, как LIGO, ученым уже удалось зарегистрировать несколько процессов соединения двух черных дыр.
Когда Млечный Путь был намного моложе и, следовательно, его центральная черная дыра была также менее массивной, столкновение с галактикой-карликом, также содержащей меньшую центральную черную дыру, также могло привести к слиянию их центральных черных дыр.
В этом процессе черная дыра с промежуточной массой могла образоваться между черной звездной дырой и сверхмассивной черной дырой. Ее масса будет в диапазоне 100-10000 солнечных масс, и вокруг нее будет вращаться плотная группа звезд - то есть будет образована небольшая HCSS.
Моделирование предсказывает, что в гало, в сферической среде галактик, таких как Млечный Путь, может быть до нескольких сотен свободных черных дыр.
Никто даже не искал такие объекты
Астрономы из голландского Института космических исследований SRON и Университета Радбо пришли к выводу, что, возможно, такие черные дыры де-факто уже были зарегистрированы как часть таких обзоров неба, как Gaia или Sloan Digital Sky Survey, только никто специально не искал такие объекты в данных наблюдений.
Оказалось, что никто даже не пытался предсказать, как могут выглядеть такие гиперкомпактные звездные системы. И если это так, даже если эти объекты находятся в данных, никто не будет их идентифицировать. Чтобы исправить эту ситуацию, в недавней научной статье исследователи создали моделирование таких кластеров, прогнозируя их цвет, внешний вид и спектр в деталях. Как будто этого было недостаточно, эти результаты представлены так, как они должны быть видны в данных девяти различных текущих съемок неба и как они должны выглядеть на двухмерных изображениях с телескопа.
До сих пор не найдено ни одной HCSS; это будет просто следующий элемент исследования. Однако благодаря этой публикации астрономы всего мира теперь могут участвовать в поиске.
Что если ученые обнаружили такой объект?
Если такие объекты будут обнаружены, это будет важным открытием не только потому, что теория отклонения в момент испускания гравитационных волн подтверждена, но в целом доказательства существования черных дыр среднего размера, мягко говоря, слабы. Долгое время ничего не могло быть найдено, и теперь, когда у нас есть первые разумные доказательства, это все еще не тот уровень уверенности, который удовлетворял бы астрономов.
Если мы обнаружим HCSS, мы подтвердим существование черных дыр среднего размера. Затем мы сможем подтвердить их присутствие, измерив массу черной дыры, выполнив спектральные наблюдения всей HCSS, - говорит Давид Лена, астроном из Института космических исследований SRON в Нидерландах.
Как будто этого было недостаточно, мы не знаем, могут ли вообще соединиться сверхмассивные чёрные дыры массой в миллионы или даже миллиарды солнечных масс. Расчеты показывают, что когда две сверхмассивные черные дыры находятся в пределах (3,2 световых года) друг от друга, орбитальная энергия не позволит им сблизиться, и они будут танцевать вокруг друг друга в течение миллиардов лет.
Однако мы знаем, что черные дыры звездной массы (5-100 солнечных масс) сливаются друг с другом. Если ученые найдут HCSS в галактическом гало, они подтвердят, что черные дыры средней массы также соединяются друг с другом, и это будет означать, что, возможно, более массивные черные дыры также могут сливаться друг с другом.
Вся вышеприведенная информация указывает на одно: если ученым удастся обнаружить эти компактные группы звезд (с черной дырой в центре), они решат сразу несколько космических головоломок.
Источник: ScienceAlert
