Модели гиперкомпактных звездных систем помогут найти гиперкомпактные звездные системы

Астрономы создали модельные спектры гиперкомпактных звездных систем — плотных звездных скоплений вокруг сверхмассивных черных дыр. Как сообщается в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, они помогут найти эти объекты в окрестностях Млечного пути. 

Согласно современным теориям, в центре большинства галактик находятся сверхмассивные черные дыры с массами от нескольких сотен тысяч до миллиардов масс Солнца. Когда две галактики сталкиваются, то большинство звезд проходят мимо друг друга, но две центральные черные дыры сливаются. Слияние порождает гравитационные волны, уносящие огромное количество энергии — оно сравнимо с энергией атомной бомбы массой в несколько Солнц — и если участвующие в нем объекты несимметричны (например, имеют разную массу или спин), то несимметричность будет наблюдаться и в гравитационном излучении. 

Как следствие, новой черной дыре будет передан некоторый момент импульса, и она окажется выброшена из собственной галактики, как и все светила, которые были гравитационно связаны с ней. Именно так, по мнению астрономов, образуются гиперкомпактные звездные системы. Современные теории говорят о том, что в гало галактик типа Млечного пути должны находиться сотни таких объектов, однако пока что их обнаружить не удалось.

Давид Лена (Davide Lena) из Нидерландского института космических исследований вместе с коллегами предположил, что снимки гиперкомпактных звездных систем могут быть спрятаны в уже существующих базах данных, например в каталоге телескопа Gaia или Sloan Digital Sky Survey. Однако позднее выяснилось, что никто до сих пор не пытался построить реалистичные модели того, как они будут выглядеть в каталогах. Чтобы восполнить этот пробел, авторы работы провели компьютерную симуляцию и создали искусственные спектры гиперкомпактных звездных систем вокруг черных дыры с массой 100 тысяч масс Солнца. Также они определили ожидаемые морфологии объектов и их цвета в разных фильтрах.

Астрономы создали модели как для текущих обзоров, включая Pan-STARRS, Gaia, SDSS и VIKING, так и для будущих, в частности — для обзора телескопом «Евклид», принадлежащего Европейскому космическому агентству. Сравнение искусственных спектров с имеющимися в библиотеках показало, что больше всего гиперкомпактные звездные системы напоминают оранжевые карлики спектрального класса K. Однако спектры скоплений показывают избыток голубого цвета по сравнению с одиночными звездами, что, возможно, является их отличительной чертой.

В будущем исследователи надеются создать модельные спектры для скоплений вокруг черных дыр других масс. В частности, их интересуют объекты с массами от сотен до сотен тысяч масс Солнца, охота за которыми идет уже много лет. Считается, что они могут встречаться в карликовых галактиках, однако до сих пор не удалось обнаружить ни один достоверный пример.

Черные дыры промежуточных масс — важное связующее звено между черными дырами звездных масс и сверхмассивными черными дырами. Именно поэтому их открытие считается одним из наиболее ожидаемых открытий в современной астрофизике. Недавно «Хаббл» смог обнаружить одного из лучших кандидатов на сегодняшний день, но открытие еще предстоит подтвердить. Подробнее о том, почему черные дыры промежуточной массы так сложно найти, читайте в материале «Охота уже начата».

Кристина Уласович