Эксцентрический звездный диск в Туманности Андромеды объяснили эффектом отдачи черной дыры

Астрономы предложили новое объяснение природы диска из звезд с вытянутыми орбитами вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики Туманность Андромеды. Предполагается, что ранее он мог быть круглым, однако эффект отдачи для черной дыры, рожденной в ходе слияния двух черных дыр в центре галактики, может привести к вытягиванию орбит звезд и их выравниванию по апсиде, что подтверждается компьютерным моделированием. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters.

Двойное ядро у Туманности Андромеды, которая является ближайшей к Млечному Пути крупной спиральной галактикой, было открыто в 1991 году при помощи космического телескопа «Хаббл». Первоначально ученые считали, что наблюдают ядра двух галактик — самой Туманности Андромеды, содержащей сверхмассивную черную дыру, и остаток галактики, поглощенной ей в прошлом. Однако затем эта версия была отброшена и на первый план вышла гипотеза эксцентрического околоядерного диска — массивного диска из звезд, орбиты которых выровнены по апсиде вокруг сверхмассивной черной дыры. Предполагается, что подобные эксцентрические звездные диски могут быть обычным явлением в ядрах многих галактик.

Тацуя Акиба (Tatsuya Akiba) и Анн-Мари Мэдиган (Ann-Marie Madigan) из Университета штата Колорадо в Боулдере опубликовали результаты компьютерного моделирования N-тел для объяснения выравнивания апсид орбит звезд вокруг ядра Туманности Андромеды. Ученые рассматривали двойную систему из сверхмассивных черных дыр с неравными массами, где могли бы возникать анизотропные гравитационные волны, которые уносят линейный импульс. Это может привести к тому, что черная дыра, образованная за счет слияния тел в двойной системе, получит отдачу, и если скорость окажется выше скорости убегания из галактики, то черная дыра будет выброшена за ее пределы. В противном случае эффект отдачи способен повлиять на динамику движения звезд вокруг центра галактики, в частности сформирует эксцентрический околоядерный диск.

Моделирование показало, что эффект отдачи черной дыры действительно способен повлиять на изначально круглые орбиты звезд — околоядерный диск будет выровнен перпендикулярно направлению выброса черной дыры, причем слабая отдача черной дыры не приведет к значительному выравниванию апсид орбит, а экстремально сильная все равно позволит черной дыре сохранить несколько звезд вокруг себя. Исследователи также отмечают, что эффект отдачи временно повысит частоту событий приливного разрушения звезд сверхмассивной черной дырой в галактике. В дальнейшем ученые намерены определить применимость построенной модели к звездам, теряющим массу, или нейтронным звездам и планетам вокруг них, а также исследовать долгосрочную эволюцию эксцентрических околоядерных дисков.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы построили самую подробную радиокарту Туманности Андромеды и случайно открыли экстремально бедное металлами шаровое скопление в ней.

Александр Войтюк