Астрономы Колумбийского университета в Нью-Йорке обнаружили целую плеяду из нескольких тысяч обычных черных дыр, окружающих сверхмассивную черную дыру Стрелец А*, располагающуюся в центре нашей галактики. Ученые отмечают, что наблюдения за этими объектами помогут проверить теорию относительности Эйнштейна. О своей работе исследователи поделились в статье журнала Nature.
«Во всех остальных частях галактики нам удалось открыть всего пять сотен черных дыр. При этом теория говорит о том, что в небольшом регионе в центре Млечного Пути, чья длина, ширина и высота составляют всего шесть световых лет, присутствует как минимум 10 тысяч таких объектов. Только сейчас у нас появились первые свидетельства в пользу этого предположения», — прокомментировал Чак Хэйли из Колумбийского университета в Нью-Йорке.
Как и, предположительно, во всех других галактиках, в центре нашего Млечного Пути находится очень большая черная дыра. В нашем случае она носит название Стрелец А*, по массе примерно в 4 миллиона раз тяжелее нашего Солнца и расположена в 26 тысячах световых лет от Земли.
Ученые отмечают, что вокруг Стрельца А* находятся несколько десятков звезд, а также несколько больших газовых облаков, вращающихся вокруг нее с очень большой скоростью. Когда эти объекты подходят к черной дыре слишком близко, то ее гравитация в буквальном смысле начинает разрывать их на части, что сопровождается очень ярким выбросом излучения.
Однако другие черные дыры, располагающиеся по соседству со Стрельцом А*, ожидает иная судьба, отмечает Хэйли. В их случае сверхмассивная черная дыра постоянно их притягивает, пока те в конечном итоге с ней не сливаются. При этом никаких вспышек в оптическом диапазоне не происходит, а все признаки этого слияния мы можем наблюдать по всплескам невидимых для нас гравитационных волн. Именно по этой причине ученые не могли выяснить наличие черных дыр в центре нашей галактики и, соответственно, проверить правильность предсказания их количества теорией, описывающей эволюцию галактик.
Команде американских астрофизиков удалось получить первые доказательства того, что эти черные дыры действительно существуют. Причем не только доказать их наличие, но еще и подсчитать их число. Ученые предположили, что часть этих черных дыр будет вращаться вокруг центра Млечного Пути не в одиночестве, а в паре с обычной звездой, пульсаром или каким-нибудь другим видимым объектом.
При наличии такой пары черные дыры, как правило, выступают доминантами и начинают постепенно воровать материю у менее плотной и более крупной звезды. Если объем вытягиваемого газа и пыли из такой звезды становится слишком большим, то черная дыра просто не успевает засасывать всю материю, в результате чего в ее окрестностях возникает своеобразный «бублик» из раскаленного газа и пыли, внутри которого периодически возникают вспышки рентгеновского излучения.
Астрофизики объясняют, что эти пучки света обладают относительно низкой яркостью по сравнению с другими звездными катаклизмами, однако происходят гораздо чаще и имеют своеобразный спектр. Это как раз и позволяет отличить их от других объектов в центре нашей галактики.
В качестве поля для исследования команда Хэйли использовала снимки окрестностей черной дыры Стрелец А*, полученные с помощью космической рентгеновской обсерватории «Чандра» за последние десять лет. На них ученые пытались найти вышеописанные пары черных дыр и обычных звездных объектов.
В результате исследователями было обнаружено сразу 12 подобных пар, располагающихся на небольшом (в космических мерках, разумеется) расстоянии от главной черной дыры нашей галактики. По мнению астрофизиков, половина из этих пар может состоять из черных дыр и пульсаров. В то же время их расположение и свойства указывают на то, что вокруг Стрельца А* вращается около пяти сотен подобных пар и около 10 тысяч одиночных черных дыр.
Центральная черная дыра Млечного Пути (отмечена зеленым кругом) в окружении множества рентгеновских источников (отмечены синими и красными кружками), представляющих собой пары из черных дыр и звезд
«Мы смогли подтвердить одну из ключевых астрономических теорий, и заметно продвинуться в проверке многих других идей. Например, это открытие поможет нам более эффективно наблюдать за гравитационными волнами, так как теперь у нас есть возможность точно оценить, как много слияний черных дыр может происходить в Млечном Пути. Оказывается, что все, что нам нужно, можно найти в центре нашей Галактики», — добавил Хэйли.
