Niezwykła czarna dziura – w przeciwieństwie do niczego innego – znaleziona w sąsiedniej galaktyce

Pochodzenie tego artysty przedstawia czarną dziurę. Źródło: ESA / Hubble, ESO, M. Kornmesser

To odkrycie jest jedną z niewielu potwierdzonych czarnych dziur o masie pośredniej, które żyją w równie rzadkim obiekcie zwanym małomasywnym, usuniętym jądrem.

Astronomowie odkryli Czarna dziura W przeciwieństwie do reszty. Przy stu tysiącach mas Słońca jest mniejsza niż czarne dziury, które znajdujemy w centrach galaktyk, ale większa niż czarne dziury, które powstają, gdy gwiazdy eksplodują. Jest to jedna z niewielu definitywnych czarnych dziur o masach pośrednich, których astronomowie od dawna poszukiwali.

„Mamy gwiezdne czarne dziury 100 razy większe niż nasze Słońce i supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk miliony razy większe niż nasze Słońce, ale tak nie jest. Anil Seth, starszy autor, współautor badania, powiedział: To odkrycie wypełnia lukę”.

Galaktyka Andromedy, czyli M31, jest największym sąsiadem naszej Drogi Mlecznej. Źródło: NASA / JPL-Caltech

Czarna dziura jest ukryta w B023-G078, dużej galaktyce w naszej najbliższej galaktyce, Andromedzie. Uważany przez długi czas za gromadę kulistą, naukowcy twierdzą, że B023-G078 to jądro pozbawione głowy. Odcięte jądra są pozostałościami małych galaktyk, które spadły na duże rozmiary, a ich zewnętrzne gwiazdy zostały usunięte przez grawitację. Pozostaje małe, gęste jądro krążące wokół dużej galaktyki i czarna dziura w centrum tego jądra.

„Wcześniej znaleźliśmy większe czarne dziury, większe niż B023-G078 w masywnych, usuniętych embrionach. Wiemy, że embriony usunięte o małej masie muszą mieć mniejsze czarne dziury, ale nie ma bezpośrednich dowodów” – powiedziała Renuka Bechetti, główny autor w John Moores Uniwersytet w Liverpoolu, w Stanach Zjednoczonych. Badania rozpoczęły się w chwili obecnej. „Myślę, że jest piękny. To jasne, że w końcu znaleźliśmy jeden z tych obiektów.

ten Badanie było Wydano 11 stycznia 2022 Czasopismo Astrofizyczne.

Lewy panel pokazuje szerokokątny obraz M31 z czerwonym prostokątem i wstawką pokazującą lokalizację i obraz B023-G78, gdzie znaleziono czarną dziurę. Źródło: Iván Éder, https://www.astroeder.com/; HST ACS / HRC

Dekady spekulacji

B023-G078 znana jest jako masywna gromada kulista – kulista gromada gwiazd ściśle związanych grawitacją. Jednak była tylko jedna obserwacja obiektu, która określiłaby jego całkowitą masę, około 6,2 miliona mas Słońca. Seth przez lata miał wrażenie, że to coś innego.

„Wiedziałem, że B023-G078 jest jednym z największych obiektów w Andromedzie i pomyślałem, że może być kandydatem do usunięcia jądra. Ale potrzebowaliśmy danych, aby to udowodnić. zdobądź więcej obserwacji, a moje propozycje zawsze zawiodły.” Powiedział Seth. „Kiedy w 2014 r. odkryliśmy ogromną czarną dziurę wewnątrz usuniętego płodu, Laboratorium Gemini dało nam możliwość zbadania tego pomysłu”.

Z nowymi danymi śledzenia i zdjęciami z Gemini Labs Kosmiczny teleskop Hubble, Bechetti, Seth i ich zespół obliczyli rozkład masy w obiekcie, modelując profil światła obiektu. Gromada kulista ma charakterystyczny profil światła, który ma taki sam kształt jak zewnętrzne obszary w pobliżu środka. B023-G078 jest inny. Światło w środku jest okrągłe, następnie płyta przesuwa się na zewnątrz. Zmienia się również skład chemiczny gwiazd, przy czym gwiazdy w centrum mają cięższe składniki niż te znajdujące się najbliżej krawędzi materii.

„Galaktyki globalne powstają w zasadzie jednocześnie. W przeciwieństwie do tego, te usunięte jądra mogą mieć powtarzające się rozdziały, w których gaz opada do centrum galaktyki i tworzy gwiazdy. Inne galaktyki mogą być przyciągane do centrum przez siły grawitacyjne galaktyki” Seth powiedział. „To rodzaj miejsca, w którym gromadzą się różne obiekty, więc gwiazdy w zdysocjowanych jądrach są bardziej złożone niż gromady kuliste, co widzieliśmy w B023-G078.

Naukowcy wykorzystali rozkład masy obiektu, aby przewidzieć, jak szybko gwiazdy będą się poruszać w gromadzie i porównać je z danymi. Wokół centrum krążyły gwiazdy z dużą prędkością. Kiedy stworzyli model bez dodawania czarnej dziury, gwiazdy w centrum były znacznie wolniejsze w porównaniu z ich obserwacjami. Kiedy dodali czarną dziurę, uzyskali prędkość zgodną z danymi. Czarna dziura jest dowodem na to, że materiał ten jest usuniętym jądrem.

„Prędkości gwiazdowe, które otrzymujemy, dostarczają bezpośredniego dowodu, że w centrum znajduje się jakaś ciemna masa” – powiedział Bechetti. „Gromady sferyczne są bardzo trudne do uformowania dużych czarnych dziur. Ale jeśli znajduje się w usuniętym jądrze, musi już istnieć czarna dziura, która jest pozostałością małej galaktyki, która wpadła w dużą galaktykę.

Naukowcy mają nadzieję zaobserwować więcej usuniętych jąder, które mogą mieć większe czarne dziury o masie pośredniej. Jest to okazja, aby dowiedzieć się więcej o populacji czarnych dziur w centrach galaktyk o małej masie oraz o tym, jak galaktyki powstają z mniejszych cegiełek.

„Wiemy, że duże galaktyki zwykle powstają z połączenia mniejszych galaktyk, ale te usunięte jądra pozwalają nam zrozumieć szczegóły tych przeszłych interakcji” – powiedział Seth.

Uwaga: „Wykrycie 100 000 m_ja Renuka Bechetti, Anil Seth, Sebastian Kaman, Nelson Caldwell, Jay Strotter, Mark Tenbrook, Nora Louis Gendorf, Nadine Newmeyer i Kareena Vogel 201 21 stycznia 2018 r. Czasopismo Astrofizyczne.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac339f

Inne wydziały obejmują Sebastiana Kamana z John Moores University w Liverpoolu; Nelson Caldwell, Harvard-Smithsonian Center for Astronomy; Jay Strader, Uniwersytet Stanowy Michigan; Mark Denbrook, Leibniz Institute for Astrophysics Botstam; Nora Lutzgendorf, Europejska Agencja Kosmiczna; Nadine Newmeyer, Instytut Astronomii im. Maxa Plancka; I Karina Vogel, astronom z Obserwatorium w Strasburgu.