Избягалите звезди разкриват втората най-близка свръхмасивна черна дупка

Само на 165 000 светлинни години, Големият Магеланов облак съдържа свръхмасивна черна дупка. Най-после има доказателства

Ваня Милева Последна промяна на 11 март 2025 в 00:00 1104 0

Илюстрация на свръхскоростна звезда, изхвърлена от Големия магеланов облак

Кредит CfA/Melissa Weiss
Концепция на художник за свръхскоростна звезда, изхвърлена от Големия магеланов облак (показан вдясно). Когато двойна звездна система се приближи твърде близо до свръхмасивна черна дупка, интензивните гравитационни сили разкъсват двойката. Едната звезда е уловена в тясна орбита около черната дупка, докато другата е изхвърлена навън с екстремна скорост - често надхвърляща хиляди километра в секунда - превръщайки се в хиперскоростна звезда. Вмъкнатата илюстрация изобразява този процес: орбиталният път на първоначалната двойна система е показан като преплетени линии, като едната звезда е уловена от черната дупка (близо до центъра на вмъкването), докато другата е изхвърлена в космоса (долу вдясно).

Те се наричат ​​звезди-бегълци или хиперскоростни звезди, звезди, които имат толкова висока скорост, че могат да преодолеят гравитацията на галактика и да избягат от тази галактика. Астрономи от Центъра за астрофизика (CfA) са изследвали 21 от тези бързи звезди в края на Млечния път с по-голяма прецизност, използвайки данни, събрани от европейския сателит Gaia. Въз основа на тези данни те заключават, че в Големия магеланов облак - галактика джудже спътник на Млечния път - има свръхмасивна черна дупка.

В центъра на Млечния път вече е установено, че се намира свръхмасивна черна дупка, Стрелец A*, чиято маса се равнява на 4,3 милиона слънчеви маси. Следователно черната дупка в Големия магеланов облак би била втората свръхмасивна черна дупка в нашия квартал (на почти 170 000 светлинни години – Sgr A* е на 27 000 светлинни години от нас).

Свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика, Стрелец A*, излъчва рентгенови лъчи поради различни физически процеси. Изригванията, които се виждат в рентгеновите лъчи, показват, че материята тече неравномерно и непродължително към черната дупка, което води до изригванията, които се наблюдават. В рентгеновите лъчи не се вижда хоризонт на събитията при тези разделителни способности; "светлината" е само от диска. Кредит: NASA/CXC/Amherst College/D.Haggard et al.

Въпреки това, отдалечена само на ~27 000 светлинни години, нашата черна дупка е по-пряко видима. Могат да се проследят орбитите на отделните звезди, разкривайки масата на свръхмасивната дупка.

Това 20-годишно тайм-лапс видео на звезди близо до центъра на нашата галактика идва от ESO, публикувано през 2018 г. Обърнете внимание как разделителната способност и чувствителността на характеристиките се изострят и подобряват към края, всички обикалящи около (невидимата) централна свръхмасивна черна дупка на нашата галактика. Смята се, че на практика всяка голяма галактика, дори в ранни времена, съдържа свръхмасивна черна дупка, но само тази в центъра на Млечния път е достатъчно близо, за да види движенията на отделни звезди около нея и по този начин да определи точно масата на черната дупка. Подобни техники биха могли да разкрият черни дупки със средна маса в рамките на кълбовидни клъстери, макар и за по-дълги времеви мащаби. Кредит: ESO/MPE

Свръхмасивните черни дупки обаче причиняват и издайнически, индиректен гравитационен ефект: създаване на бягащи, свръхскоростни звезди.

Хиперскоростните звезди са предсказани за първи път през 1988 г.: от двойни звездни системи, взаимодействащи със свръхмасивна черна дупка.

В проучване от 2020 г., използващо комбинирани данни от Gaia и LAMOST, са открити цели 591 нови хиперскоростни звезди, което довежда до повече от 1000. Когато всички хиперскоростни звезди се изследват заедно, учените установяват, че 15% от тях могат да имат произход близо до галактическия център, което предполага, че някога са били част от двойни системи, които са взаимодействали с черна дупка, получавайки мощен тласък. От друга страна, около 30% от тях изглежда имат извънгалактичен произход. Кредит: Xiao Kong/China’s National Astronomical Observatories

Обратното проследяване на тези бързо движещи се звездни траектории обаче често води до свръхмасивна черна дупка.

Обикалящите центровете на галактиките звезди изпитват силно взаимодействие с централните свръхмасивни черни дупки в ядрото на галактиката. Звездите, които минават твърде близо, особено в многозвездни системи, са изложени на риск да получат свръхскоростен тласък и да бъдат изцяло изхвърлени от галактиката. През последните години е доказано, че други механизми създават хиперскоростни звезди: може би дори по-силно, отколкото от гравитационна прашка от свръхмасивните черни дупки в центровете на галактиките. Кредит: ESO

Звездите-бегълци се образуват в двойни звездни системи, които се приближават твърде близо до свръхмасивна черна дупка. Ако това се случи, една от звездите пада в черната дупка и ще бъде изядена, другата звезда има късмета да бъде изхвърлена с голяма скорост и може да достигне скорост от милиони километри в час.

Теоретично, астрономите вече са изчислили, че ако има свръхмасивна черна дупка в центъра на Големия магеланов облак, тя може да произведе ​​звезди-бегълци и като се вземе предвид орбитата на Големия магеланов облак около Млечния път, която също е точно определена по данните на европейския сателит Gaia, тези звезди-бегълци трябва да бъдат разположени под определен ъгъл във външните части на Млечния път. И именно в този прогнозиран ъгъл наистина са открити 21 звезди-беглеци, които точно съвпадат с прогнозираната траектория и скорост.

Има и други начини, по които могат да се образуват звезди-бегълци, като например при двойни звезди, където една от звездите става супернова и след това издухва другата звезда.

Един от механизмите за създаване на хиперскоростна звезда-беглец е показан по-горе: взаимодействие на много тела в плътна звездна област като кълбовиден куп. Тъй като обекти с по-голяма маса потъват в центъра, обекти с по-малка маса могат да бъдат изхвърлени с огромни скорости, като е възможно дори да бъдат напълно изхвърлени от галактиката. Кредит:  Tomohide Wada/4D2U/NAOJ; Science/AAAS

Но нито една от тези алтернативи не се отнася за 21 наблюдавани звезди-бегълци. Черната дупка в Големия магеланов облак трябва да има маса от около 600 000 слънчеви маси въз основа на изчисления.

Справка: Jiwon Jesse Han et al, Hypervelocity Stars Trace a Supermassive Black Hole in the Large Magellanic Cloud, The Astrophysical Journal (2025). On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2502.00102

Източник:

Runaway Stars Reveal Hidden Black Hole In Milky Way’s Nearest Neighbor, CfA

Surprising stars reveal second-closest supermassive black hole, Ethan Siegel, Starts With A Bang

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !