Астрономи, основавайки се на данни от космическата рентгенова обсерватория „Чандра“ на NASA, са открили доказателства за хиляди черни дупки, разположени близо до центъра на нашата галактика. Този „рояк“ е съставен от черни дупки с маса, варираща между пет и тридесет пъти масата на Слънцето.
Новооткритите черни дупки се намират в периметър от около три светлинни години – сравнително малка дистанция за космическите мащаби – от свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път, която астрономите наричат Sagittarius A* (Sgr A*). Теоретичните проучвания на динамиката на звездите в галактиката показват, че голяма популация (до 20 000) от черни дупки с маса, приблизително на звезди, може да се преместват с течение на еоните навътре към центъра и да се събират около Sgr A*. Настоящият анализ, в който са използвани данни от “Чандра”, е първото доказателство от наблюдения, че подобно “събрание” от черни дупки е реално съществуващо.
Коя да е черна дупка сама по себе си е все още “невидима” за пряко наблюдение с технологиите, с които разполагаме към момента. Въпреки това, черна дупка – или неутронна звезда – свързана в близка орбита със звезда, ще притегля от компаньона си газ (астрономите наричат такива системи “рентгенови двойки”). Изсмукваната материя, падайки към черната дупка, образува диск и се загрява до милиони градуси. Преди да изчезне завинаги в черната дупка, загрятата материя излъчва рентгенови лъчи. Някои от тези рентгенови двойки се засичат при наблюденията от специализираната космическа обсерватория “Чандра” и стават “видими” на изображенията, които апаратът предава на Земята.
Екип астрономи, воден от Чък Хейли от Колумбийския университет в Ню Йорк, се занимава с анализ на данните от “Чандра”. Целта на учените е да регистрират рентгенови двойки, включващи черни дупки, които се намират в близост до Sgr A*. Астрономите изследват рентгеновия спектър – това са обемите от рентгенови лъчи, наблюдавани в различни нива на излъчената енергия – от източници, намиращи се в периметър от 12 светлинни години от свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път. Екипът е подбрал източниците на рентгенови излъчвания, които са с характеристики на рентгенови двойки – относително големи обеми от емитирани високоенергийни рентгенови лъчи.
С помощта на този метод на “отсяване”, учените са идентифицирали 14 рентгенови двойки, намиращи се в периметър от около три светлинни години от Sgr A*. След последващ анализ и допълнително пресяване, два от тези източници са определени като съдържащи неутронни звезди и са изключени от списъка с черни дупки.
Дузината останали рентгенови двойки са идентифицирани и маркирани (с червени кръгове) на изображението. Другите източници на сравнително големи обеми високоенергийни рентгенови лъчения, отбелязани с бели кръгове на изображението, са идентифицирани като двойни звездни системи, в които поне едната от звездите е от т.нар. бели джуджета.
Хейли и колегите му са достигнали до заключението, че повечето от тази дузина рентгенови двойки вероятно включват черни дупки. Степента на вариации в емисиите с течение на годините се оказва различна от очакваната за рентгеновите двойки, в които участват неутронни звезди. Само най-ярките рентгенови двойки, в които единият компонент е черна дупка, може да бъдат идентифицирани при наблюденията на региона около Sgr A* от голяма дистанция.
От всичко това може да се заключи, че около Sgr A* трябва да съществува много по-голяма популация от по-слаби, трудни за регистриране от нашата позиция рентгенови двойки. Учените предполагат, че популацията наброява най-малко 300, а може би и до 1000 черни дупки с маса, варираща между 5 и 30 пъти масата на Слънцето.
Тази популация от черни дупки с техните звезди-компаньони, намиращи се в близост до Sgr A*, може да даде представа за образуването на рентгеновите двойки при близките срещи на звезда и черна дупка. Откритието освен това дава информация и за бъдещите изследвания в областта на гравитационните вълни. Когато е известен приблизителният брой на черните дупки в центъра на “типична галактика”, може да се прогнозират колко събития, предизвикващи гравитационни вълни, би следвало да се очакват.
В близост около Sgr A* трябва да има и по-голяма популация от черни дупки със звездна маса, които нямат звезди-компаньони. Според теоретичните разработки на Алексей Генерозов от Колумбийския университет и негови колеги, би следвало около централната част на галактиката ни да има рояк от между 10 000 и 40 000 черни дупки.
В заключение, авторите на изследването подчертават, че са привърженици на обяснението с черните дупки за наблюдаваните източници на рентгенови лъчения. Но не могат да изключат възможността до около половината от идентифицираните източници да са от популация на милисекундни пулсари, т.е. много бързо въртящи се неутронни звезди, генериращи силни магнитни полета.
Цялото изследване е публикувано в списание Nature.
0 коментара:
Публикуване на коментар