Компьютерная модель предсказала «сестер» сверхмассивной черной дыры в центре Галактики
В крупных спиральных галактиках, похожих на нашу собственную галактику Млечный путь, может находиться не одна, а сразу несколько сверхмассивных черных дыр, которые могут «блуждать» по звездной системе несколько миллиардов лет, показывают расчеты астрономов, опубликованные в журнале Astrophysical Journal Letters.
В центре многих массивных галактик присутствуют сверхмассивные черные дыры, масса которых составляет от 105 до 1010 масс Солнца. В Млечном пути присутствие сверхмассивной черной дыры выдает Стрелец A* — компактный радиоисточник, расстояние до которого составляет около 26 тысяч световых лет. Однако в некоторых случаях, например после слияния галактик, сверхмассивные черные дыры могут находиться не только в центре, но и «блуждать». В последние годы астрономы находят все больше свидетельств существования двойных галактических ядер, а также пар сверхмассивных черных дыр в соседних галактиках — это позволяет предположить, что «блуждающие» сверхмассивные черные дыры также могут встречаться чаще, чем предполагалось.
Майкл Треммель (Michael Tremmel) из Центра астрономии и астрофизики в Йеле вместе с коллегами провел компьютерное моделирование, чтобы определить, как часто должны встречаться «блуждающие» сверхмассивные черные дыры в галактиках с массами, близкими к массе Млечного пути. Для этого ученые использовали компьютерную модель Romulus, которая охватывает однородный объем 25 кубических мегапарсек и опирается на последние результаты обсерватории «Планк». В симуляцию были также включены модели звездообразования, ультрафиолетового фона Вселенной и влияния взрывов сверхновых.
Более 85 процентов сверхмассивных черных дыр образовались в течение первого миллиарда лет моделирования. Ученые выбрали 26 объектов, похожих на Млечный путь, и проанализировали, как будут меняться орбиты сверхмассивных черных дыр в их окрестностях. Оказалось, что независимо от того, сколько раз галактики сливались друг с другом в прошлом и какую форму имеют, в среднем в пределах 10 килопарсек от их центра должно находиться 5,1 ± 3,3 сверхмассивных черных дыр, включая центральную. Однако они удерживаются внутри границ галактики всего несколько миллиардов лет.
Исследователи пришли к выводу, что «блуждающие» сверхмассивные черные дыры чаще всего должны находиться за пределами галактического диска. Статистическая значимость этого вывода составляет около 4 сигма, то есть с уверенностью об открытии говорить нельзя. Тем не менее, исследователи говорят о том, что вероятность того, что «блуждающая» сверхмассивная черная дыра пройдет неподалеку от Солнца и повлияет на планеты нашей системы — крайне мала. «По нашим оценкам, приближение одного из таких странников, способного повлиять на нашу Солнечную систему, должно происходить каждые 100 миллиардов лет или около того, что в десятки раз больше возраста Вселенной», — комментирует Треммель.
Поскольку «блуждающие» сверхмассивные черные дыры находятся далеко от центра галактик, они вряд ли будут активно поглощать газ, что делает их невидимыми. Сейчас Треммель вместе с коллегами ищут способ непрямого обнаружения этих объектов.
В пользу существования «соседей» у центральной черной дыры в Млечном пути говорит открытие как минимум 12 черных дыр, сделанное другой группой астрономов. Однако они имеют намного меньший размер и входят в состав маломассивных рентгеновских двойных систем. Предполагается, что всего в пределах одного парсека вокруг сверхмассивной черной дыры могут находится около 20 тысяч черных дыр.
Кристина Уласович
Однако открытие еще предстоит подтвердить
Астрономы обнаружили кандидата во вспышку сверхновой типа Ia с двойной детонацией — им стала сверхновая SN 2022joj, обнаруженная в 2022 году. Предполагается, что детонация внешней тонкой гелиевой оболочки белого карлика повлекла за собой вторичную детонацию ядра. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org. Вспышки сверхновых типа Ia возникают, когда на белом карлике из-за превышения по массе предела Чандрасекара происходит термоядерный взрыв. Такая ситуация может возникнуть, когда белый карлик аккрецирует вещество звезды-компаньона в двойной системе или при слиянии двух белых карликов. В астрономии такие сверхновые играют важную роль, помогая определять расстояния до далеких галактик и выступая как источники большинства элементов группы железа (от титана до цинка), встречающихся во Вселенной. Группа астрономов во главе с Эстефанией Падильей Гонсалес (Estefania Padilla Gonzalez) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре опубликовала результаты анализа данных фотометрических и спектроскопических наблюдений наземных и космических телескопов за необычной сверхновой SN 2022joj типа Ia, которая была обнаружена наземной системой телескопов ZTF 8 мая 2022 года. Галактикой-хозяином сверхновой стала небольшая карликовая галактика, расположенная на расстоянии 105,2 мегапарсек от Солнца. В отличие от других сверхновых типа Ia, SN 2022joj демонстрировала исключительно красный цвет, начиная с одиннадцатого дня вспышки и до момента достижения максимальной яркости, в дальнейшем поток излучения стал смещаться к синему концу спектра. Сравнение кривой блеска и спектров SN 2022joj с различными моделями сверхновых выявило хорошее согласование с моделью двойной детонации. В ней углеродно-кислородный белый карлик с массой до предела Чандрасекара накапливает вблизи своей поверхности гелий в достаточном количестве, чтобы в гелиевой оболочке произошла детонация, порождающая ударную волну, которая, в свою очередь, инициирует детонацию ядра карлика. Такая картина может иметь место для белых карликов, аккрецирующих вещество звезды-компаньона, или для случая слияния углеродно-кислородного белого карлика с маломассивным гелиевым белым карликом. В случае SN 2022joj данные наблюдений вписываются в модель двойной детонации с массой белого карлика околосолнечной массы, обладающего тонкой гелиевой оболочкой с массой 0,01-0,02 массы Солнца. Применимость модели толстой гелиевой оболочки (более 0,05 массы Солнца) оказалась хуже. Раннее покраснение вспышки в этом случае можно объяснить образованием элементов группы железа во внешней оболочке белого карлика. Однако идея о том, что SN 2022joj действительно можно отнести к сверхновой типа Ia с двойной детонацией, нуждается в дополнительном подтверждении новыми моделированиями, так как есть несоответствия. В частности, модели предсказывают яркие эмиссионные линии [Ca II] в спектре, в то время как в спектре SN 2022joj наблюдается сильное излучение [Fe III]. Ранее мы рассказывали о том, как сверхновая 1181 года вписалась в модель слияния двух белых карликов.