Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 23.06.2018

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Странное поведение звезды скопления NGC 3201 указало на одинокую чёрную дыру в гигантском звёздном скоплении

Странное поведение звезды скопления NGC 3201 указало на одинокую чёрную дыру в гигантском звёздном скоплении
shortstoryf

Астрономы с помощью инструмента MUSE на Очень Большом Телескопе в Чили обнаружили звезду в скоплении NGC 3201, которая ведёт себя очень странно. Складывается такое ощущение, что она вращается вокруг невидимой чёрной дыры, масса которой приблизительно в четыре раза больше массы Солнца. Если это действительно так, что учёные обнаружили первую неактивную чёрную дыру звёздной массы, причём в шаровом звёздном скоплении. К тому же, она будет первой, обнаруженной непосредственно по её гравитации. Это очень важное открытие, которое обязательно окажет влияние на наше понимание формирования таких звёздных скоплений, чёрных дыр и происхождения событий высвобождения гравитационных волн.

Шаровые звёздные скопления потому так и названы, что они являются огромными сферами, содержащими несколько десятков тысяч звёзд. Они расположены в большинстве галактик, являются одними из самых старых известных звёздных объединений во вселенной, а их появление относят к времени начала роста галактики-хозяина и её эволюции. На сегодняшний день известны более чем 150 звёздных скоплений, принадлежащих Млечному Пути.

Одна из таких групп носит название NGC 3201, она расположена в созвездии Парус южного неба Земли. В данном исследовании она была изучена с помощью современного инструмента MUSE, установленного на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной Обсерватории в Чили. Международная команда астрономов выяснила, что одна из звёзд в скоплении ведёт себя очень странно — колеблется вперёд и назад на скоростях в несколько сотен тысяч километров в час с определённой периодичностью в 167 дней. Обнаруженная звезда является звездой главной последовательности, находящейся в конце своей основной фазы жизни. Это означает, что она исчерпала своё водородное топливо и теперь становится красным гигантом.

NGC 3201

Представление художника о неактивной чёрной дыре в скоплении NGC 3201. Источник: ESO/L. Calçada/spaceengine.org

С помощью MUSE в настоящее время проводится обзор 25-ти шаровых звёздных скоплений Млечного Пути. Эта работа позволит астрономам получить спектры от 600 до 27000 звёзд в каждом скоплении. Исследование включает анализ радиальных скоростей отдельных звёзд — скорости, с которой они движутся от Земли или к ней, то есть по линии визирования наблюдателя. Благодаря анализу радиальных скоростей можно измерить орбиты звёзд, а также свойства любого крупного объекта, вокруг которого они могут вращаться.

«Эта звезда вращается вокруг чего-то, что абсолютно невидимо. У него есть масса, которая больше Солнца в четыре раза, и это может быть только чёрной дырой. Получается, что мы впервые нашли подобный объект в звёздном скоплении, причём непосредственно наблюдая её гравитационное воздействие», — восхищается ведущий автор работы Бенджамин Гисерс из Гёттингенского университета имени Георга-Августа.

Взаимосвязь между чёрными дырами и звёздными скоплениями выглядит для учёных очень важной, но таинственной. Из-за их больших масс и возрастов, эти скопления, как полагают, образовали большое количество чёрных дыр звёздной массы — объекты, образовавшиеся в результате взрыва крупных звёзд и коллапсирующих под воздействием силы всего скопления.

В отсутствие непрерывного образования новых звёзд, именно так и происходит в шаровых звёздных скоплениях, чёрные дыры звёздных масс вскоре становятся самыми крупными существующими объектами. Обычно такие дыры в шаровых скоплениях приблизительно в четыре раза крупнее, чем окружающие их звёзды. Недавно разработанные теории позволили прийти к заключению, что чёрные дыры формируют плотное ядро в группе, которое становится как бы отдельной частью скопления. Движения в центре группы должно было изгнать большинство чёрных дыр. Это означает, что только некоторые подобные объекты могли бы выжить после миллиарда лет.

NGC 3201

Шаровое звёздное скопление NGC 3201. Синим кружочком показано предполагаемое расположение неактивной чёрной дыры. Источник: ESA/NASA

Сами чёрные дыры звёздной массы или попросту коллапсары формируются, когда погибают крупные звёзды, разрушаясь под действием своей собственной гравитации, и взрываются как мощные гиперновые. Оставшаяся чёрная дыра содержит большую часть массы прежней звезды, которая в несколько раз больше массы Солнца, а их размер больше нашего светила в несколько десятков раз.

Инструмент MUSE предоставляет астрономам уникальную возможность измерить движение до тысячи далёких звёзд одновременно. С этим новым открытием команда была впервые в состоянии обнаружить неактивную чёрную дыру в центре шарового скопления. Она уникальна тем, что в настоящее время не поглощает материю и не окружена раскалённым диском газа и пыли. А массу дыры удалось оценить благодаря её огромному гравитационному влиянию на саму звезду.

Поскольку никакое излучение не в состоянии убежать от чёрной дыры, основным методом их обнаружения является наблюдение радио или рентгеновской эмиссии, исходящей от горячего материала вокруг них. Но когда чёрная дыра не взаимодействует с горячей материей и не накапливает массы, и не испускает излучения, в этом случае её считают неактивной или невидимой. Поэтому требуется использовать другие методы их обнаружения.

Астрономам удалось определить следующие параметры звезды: её масса составляет приблизительно 0.8 массы Солнца, а масса её таинственного коллеги лежит в пределах 4.36 массы Солнца, почти точно это чёрная дыра. Поскольку неяркий объект этой двойной системы не может наблюдаться непосредственно, есть альтернативный метод, правда, менее убедительный, объясняющий то, что это может быть. Возможно, учёные наблюдают тройную звёздную систему, составленную из двух плотно связанных нейтронных звёзд, вокруг которых вращается звезда, которую мы и наблюдаем. Этот сценарий требует, чтобы каждая плотно связанная звезда была как минимум в два раза массивнее Солнца, а такая двойная система ранее никогда не наблюдалась.

Недавние обнаружения радио и рентгеновских источников в шаровых звёздных скоплениях, а также нахождение в 2016 году сигналов гравитационных волн, созданных слиянием двух чёрных дыр звёздной массы, предполагают, что эти относительно небольшие чёрные дыры могут быть распространены шире в скоплениях, чем предполагалось ранее.

«До недавнего времени нами предполагалось, что почти все чёрные дыры должны исчезнуть из шаровых звёздных скоплений через короткое время, и что системы, подобные этой, даже не должны существовать! Но в реальности дело обстоит не так. Наше открытие — первое прямое наблюдение гравитационных эффектов чёрной дыры звёздной массы в шаровом скоплении. Это открытие поможет нам в понимании формирования таких групп, развития чёрных дыр и двойных звёздных систем — жизненно важных в контексте понимания источников гравитационных волн».

По информации Европейской Южной Обсерватории.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google