Астрономи знайшли кілька тисяч чорних дір в центрі Чумацького Шляху

Астрономи Колумбійського університету в Нью-Йорку виявили цілу плеяду з декількох тисяч звичайних чорних дір, оточуючих надмасивну чорну діру Стрілець А*, розташовану в центрі нашої галактики. Вчені відзначають, що спостереження за цими об’єктами допоможуть перевірити теорію відносності Ейнштейна. Про свою роботу дослідники поділилися в статті журналу Nature.

«У всіх інших частинах галактики нам вдалося відкрити лише п’ять сотень чорних дір. При цьому теорія говорить про те, що в невеликому регіоні в центрі Чумацького Шляху, чия довжина, ширина і висота складають всього шість світлових років, присутня як мінімум 10 тисяч таких об’єктів. Тільки зараз у нас з’явилися перші свідчення на користь цього припущення», — прокоментував Чак Хейлі з Колумбійського університету в Нью-Йорку.

Як і, ймовірно, у всіх інших галактиках, в центрі нашого Молочного Шляху знаходиться дуже велика чорна діра. У нашому випадку вона носить назву Стрілець А*, по масі приблизно в 4 мільйони разів важче нашого Сонця і розташована в 26 тисяч світлових років від Землі.

Вчені відзначають, що навколо Стрільця А* перебувають кілька десятків зірок, а також кілька великих газових хмар, що обертаються навколо неї з дуже великою швидкістю. Коли ці об’єкти підходять до чорної діри занадто близько, то її гравітація в буквальному сенсі починає розривати їх на частини, що супроводжується дуже яскравим викидом випромінювання.

Однак інші чорні діри, розташовані по сусідству зі Стрільцем А*, чекає інша доля, зазначає Хейлі. У їх випадку надмасивна чорна діра постійно їх притягує, поки ті в кінцевому підсумку з нею не зливаються. При цьому ніяких спалахів в оптичному діапазоні не відбувається, а всі ознаки цього злиття ми можемо спостерігати за сплесків невидимих для нас гравітаційних хвиль. Саме з цієї причини вчені не могли з’ясувати наявність чорних дір в центрі нашої галактики і, відповідно, перевірити правильність передбачення їх кількості теорією, що описує еволюцію галактик.

Команді американських астрофізиків вдалося отримати перші докази того, що ці чорні діри дійсно існують. Причому не тільки довести їх наявність, але ще і підрахувати їх кількість. Вчені припустили, що частина цих чорних дір буде обертатися навколо центру Чумацького Шляху не в самоті, а в парі з звичайною зіркою, пульсаром або яким-небудь іншим видимим об’єктом.

При наявності такої пари чорні діри, як правило, виступають домінантами і починають поступово красти матерію у менш щільного і більш великої зірки. Якщо обсяг вытягиваемого газу і пилу з такої зірки стає занадто великим, то чорна діра просто не встигає засмоктувати всю матерію, в результаті чого в її околицях виникає своєрідний «бублик» з розпеченого газу і пилу, всередині якого періодично виникають спалахи рентгенівського випромінювання.

Астрофізики пояснюють, що ці пучки світла володіють відносно низькою яскравістю в порівнянні з іншими зоряними катаклізмами, проте відбуваються набагато частіше і мають своєрідний спектр. Це як раз і дозволяє відрізнити їх від інших об’єктів в центрі нашої галактики.

В якості поля для дослідження команда Хейлі використовувала знімки околиць чорної діри Стрілець А*, отримані з допомогою космічної рентгенівської обсерваторії «Чандра» за останні десять років. На них вчені намагалися знайти вищеописані пари чорних дір і звичайних зоряних об’єктів.

В результаті дослідниками було виявлено відразу 12 подібних пар, розташованих на невеликій (в космічних межах, зрозуміло) відстані від головної чорної діри нашої галактики. На думку астрофізиків, половина з цих пар може складатися з чорних дір і пульсарів. В той же час їх розташування та властивості вказують на те, що навколо Стрільця А* обертається близько п’яти сотень подібних пар і близько 10 тисяч одиночних чорних дір.

Центральна чорна діра Чумацького Шляху (відзначена зеленим кругом) в оточенні безлічі рентгенівських джерел (відмічені синіми і червоними кружками), що представляють собою пари з чорних дір і зірок

«Ми змогли підтвердити одну з ключових астрономічних теорій, і помітно просунутися в перевірці багатьох інших ідей. Наприклад, це відкриття допоможе нам більш ефективно спостерігати за гравітаційними хвилями, так як тепер у нас є можливість точно оцінити, як багато злиття чорних дір може відбуватися в Чумацькому Шляху. Виявляється, що все, що нам потрібно, можна знайти в центрі нашої Галактики», — додав Хейлі.