Астрономы изучают слияния сверхмассивных чёрных дыр
Мы знаем, что слияния чёрных дыр происходят, поскольку мы можем обнаружить возникающие гравитационные волны. Но чтобы составить историю слияний чёрных дыр в Млечном Пути, астрономам нужна другая тактика. Им необходимо провести своего рода судебную астрономию.
Астрономы считают, что в центре всех крупных галактик, таких как Млечный Путь, вероятно, находятся сверхмассивные чёрные дыры (SMBH) с массой до миллиардов солнечных масс. Они также знают о примерно 50 кандидатах или подтверждённых чёрных дырах звёздной массы с десятками солнечных масс в Млечном Пути, и, вероятно, их ещё десятки миллионов. Чёрные дыры промежуточной массы (IMBH) имеют массу до ста тысяч солнечных масс, хотя на данный момент они остаются кандидатами.
Очевидный вывод заключается в том, что все они связаны между собой, и что SMBH, такие как Sgr A* в Млечном Пути, становятся настолько массивными благодаря длинной последовательности слияний.
Новое исследование изучает историю слияний
Новое исследование изучает историю слияний SMBH в Млечном Пути, ища звёзды, выброшенные из Галактического центра (GC). Исследование под названием «Searching for stars ejected from the Galactic Centre in DESI» опубликовано на сервере препринтов arXiv и представлено в журнале Astronomy and Astrophysics. Ведущий автор — Силл Верберне из Лейденской обсерватории при Лейденском университете в Нидерландах.
DESI — это спектроскопический инструмент для изучения тёмной энергии, прикреплённый к телескопу Мейелла в обсерватории Китт-Пик в США. DESI проводит масштабное спектроскопическое исследование, направленное на понимание истории расширения Вселенной и роли физики тёмной энергии.
Новое исследование объединяет данные DESI с данными Gaia для изучения звёздных популяций в гало, особенно звёзд, которые были выброшены из Галактического центра.
Поиск звёзд, выброшенных из Галактического центра
Астрономы знают о многих звёздах с гиперскоростью, выброшенных из GC при взаимодействии со звездой Sgr A. Они движутся со скоростью от сотен до тысяч км/с. Но исследователи хотели найти другие звёзды, выброшенные из GC, которые движутся с более низкими скоростями. Они могут быть выброшены во время слияний чёрных дыр, и их присутствие в звёздном гало может дать ключ к пониманию истории слияний звезды Sgr A.
Сложности обнаружения
Звёздное гало — это видимая часть галактического гало, сложная область, состоящая из подструктур, таких как остатки меньших галактик, которые были поглощены. Различные звёздные популяции с разным происхождением имеют разную металличность. У некоторых из них также разная кинематика. Поэтому, хотя звёздное гало содержит подсказки об истории Млечного Пути, эти подсказки скрыты.
Исследователи искали выброшенные звёзды, отфильтровывая как скорость, так и металличность.
«В этом исследовании мы используем первый выпуск данных DESI для поиска этих более медленных выбросов из GC, которые, как ожидается, будут выделяться из популяции звёздного гало своей высокой металличностью ([Fe/H] ≳ 0) и небольшими значениями их вертикального углового момента (LZ)», — пишут авторы. Их цель — определить популяцию выбросов из GC, которая накапливалась в гало в течение миллиардов лет.
«Нет других популяций звёздного гало с металличностью, подобной GC, что делает металличность решающим фактором в идентификации этой популяции звёзд», — объясняют авторы.
Результаты исследования
Команда не обнаружила в гало звёзд, которые произошли от прошлых слияний SMBH со звездой Sgr A. Хотя во многих научных начинаниях отсутствие обнаружения кажется неудачей, в данном случае это не так. Исследование направлено на определение популяции этих звёзд, и ноль — это сильное ограничение.
«Наш анализ даёт отсутствие обнаружения, которое мы используем для ограничения скорости выбросов из GC в течение временного масштаба ∼ 5 млрд лет», — пишут авторы. «В частности, мы приходим к выводу, что средняя скорость выбросов за последние ∼ 5 млрд лет не может превышать ∼ 2,8 × 10⁻³ yr⁻¹». Но эта скорость соответствует тому, что ожидается от звёзд, разрушенных только механизмом Хиллса.
«Наши результаты могут быть использованы для ограничения механизмов выбросов; особенно интересным применением является ограничение истории слияний звезды Sgr A», — пишут авторы. «Мы ожидаем, что наше отсутствие обнаружения популяции связанных выбросов ограничит историю слияний звезды Sgr A в масштабе миллиардов лет, о чём мы знаем очень мало», — заключают авторы.
Предоставлено Universe Today.