Amerikos ir Australijos astrofizikai atrado vidutinės masės juodųjų skylių kandidatą. Jie gavo šį pavadinimą, nes yra sunkesni nei įprasti - tai yra, tie, kurie susidarė dėl žvaigždžių - objektų gravitacinio griūties, tačiau lengvesni už supermasyvias juodąsias skylutes, paprastai esančias aktyviuose didelių galaktikų branduoliuose. Vis dar neaiški neįprastų objektų kilmė. „Lenta.ru“pasakoja apie tarpinių masių juodąsias skylutes ir mokslininkų atradimus.
Didžioji dalis mokslininkams žinomų juodųjų skylių - tai yra daiktai, kurių niekas negali palikti (nekreipdami dėmesio į kvantinius efektus) - yra arba juodosios žvaigždės masės skylės, arba supermasyviosios juodosios skylės. Šių gravitacinių objektų kilmė astronomams yra beveik aiški. Pirmasis, kaip rodo jų pavadinimas, žymi sunkiųjų šviestuvų evoliucijos paskutinį etapą, kai jų gelmėse baigiasi termobranduolinės reakcijos. Jie yra tokie sunkūs, kad nevirsta baltaisiais nykštukais ar neutroninėmis žvaigždėmis.
- „Salik.biz“
Mažos žvaigždės, tokios kaip Saulė, virsta baltosiomis nykštukėmis. Jų gravitacinio suspaudimo jėgą subalansuoja elektronų ir branduolių plazmos elektromagnetinis atstumas. Sunkesnėse žvaigždėse sunkumą riboja branduolinės medžiagos slėgis, todėl susidaro neutroninės žvaigždės. Tokių objektų branduolį sudaro neutronų skystis, kuris yra padengtas plonu elektronų ir sunkiųjų branduolių plazmos sluoksniu. Galiausiai sunkiausi šviestuvai virsta juodosiomis skylėmis, kurias puikiai apibūdina bendrasis reliatyvumas ir statistinė fizika.
Gaublių žvaigždžių klasteris 47 „Toucan“
Nuotrauka: NASA / ESA / Hablo paveldas
Ribinę baltosios nykštukės masės vertę, neleidžiančią jai virsti neutronine žvaigžde, 1932 metais įvertino indų astrofizikas Subramanianas Chandrasekharas. Šis parametras apskaičiuojamas atsižvelgiant į išskaidytų elektronų dujų pusiausvyros būseną ir gravitacines jėgas. Dabartinė Chandrasekhar ribos vertė yra maždaug 1,4 saulės masės. Viršutinė neutroninės žvaigždės masės riba, ties kuria nevirsta juodoji skylė, vadinama Oppenheimerio – Volkovo riba. Jis nustatomas pagal išsiskyrusių neutronų dujų slėgio ir sunkio jėgų pusiausvyros būseną. 1939 m. Mokslininkai gavo 0,7 saulės masės vertės, o šiuolaikiniai skaičiavimai svyruoja nuo 1,5 iki 3,0.
Masyviausios žvaigždės yra 200–300 kartų sunkesnės už Saulę. Paprastai iš žvaigždės kylančios juodosios skylės masė neviršija šios kategorijos. Kitame skalės gale yra didžiulės juodosios skylės - jos yra šimtus tūkstančių ar net dešimtis milijardų kartų sunkesnės už Saulę. Paprastai tokie monstrai yra aktyviuose didelių galaktikų centruose ir daro jiems lemiamą įtaką. Nepaisant to, kad supermasyvių juodųjų skylių kilmė taip pat kelia daug klausimų, iki šiol buvo rasta pakankamai tokių objektų (griežčiau - kandidatų į juos), kad nekiltų abejonių dėl jų egzistavimo.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pavyzdžiui, Pieno kelio centre, 7,86 kiloparsekų atstumu nuo Žemės, yra sunkiausias objektas Galaktikoje - supermasyvi juodoji skylė Šaulys A *, daugiau nei keturis milijonus kartų sunkesnė už Saulę. Netoliese esančioje didelėje žvaigždžių sistemoje, Andromedos ūkas, yra dar sunkesnis objektas: supermasyvi juodoji skylė, kuri, ko gero, yra 140 milijonų kartų sunkesnė už Saulę. Astronomai apskaičiavo, kad maždaug po keturių milijardų metų supermasyvi juodoji skylė iš Andromedos ūko praryja vieną iš Pieno kelio.
Vidutinės masės juodoji skylė (menininkas įsivaizduoja)
Vaizdas: CfA / M. Weiss
Šis mechanizmas nurodo greičiausiai susidarančias milžiniškas juodąsias skylutes - jos tiesiog sugeria visas aplink jas esančias medžiagas. Tačiau išlieka klausimas: ar gamtoje yra tarpinių masių juodųjų skylių - tarp žvaigždžių ir supervydžių? Pastarųjų metų pastebėjimai, įskaitant paskelbtus naujausiame žurnalo „Nature“numeryje, tai patvirtina. Leidinyje autoriai pranešė apie galimą vidutinės masės juodųjų skylių kandidato atradimą rutulinių žvaigždžių spiečiaus 47 „Toucan“centre (NGC 104). Įvertinimai rodo, kad ji yra maždaug 2,2 tūkstančio kartų sunkesnė nei Saulė.
„Cluster 47 Toucan“yra 13 tūkstančių šviesmečių atstumu nuo Žemės esančiame „Toucan“žvaigždyne. Šis gravitaciniu ryšiu sujungtų šviestuvų rinkinys išsiskiria dideliu amžiumi (12 milijardų metų) ir ypač dideliu ryškumu tarp tokių objektų (antras pagal dydį omega Centauri). NGC 104 yra tūkstančiai žvaigždžių, apsiribojančių sąlygine 120 šviesmečių skersmens sfera (trimis didumo laipsniais mažesnėmis už Paukščių Tako disko skersmenį). Taip pat 47 „Toucan“yra apie dvidešimt pulsų - jie tapo pagrindiniu mokslininkų tyrimų objektu.
Ankstesnės juodosios skylės paieškos NGC 104 centre buvo nesėkmingos. Tokie objektai atsiskleidžia netiesiogiai - būdingi rentgeno spinduliai, sklindantys iš aplink juos esančio kaupimosi disko, kurį sudaro šildomos dujos. Tuo tarpu NGC 104 centre beveik nėra dujų. Kita vertus, juodoji skylė gali būti aptinkama pagal jos poveikį žvaigždėms, besisukančioms šalia - kažkas panašaus yra įmanoma ištirti Šaulį A *. Tačiau net ir čia mokslininkai susidūrė su problema - NGC 104 centre yra per daug žvaigždžių, kad būtų galima suprasti jų individualius judesius.
Parko radijo teleskopas
Nuotrauka: Davidas McClenaghanas / CSIRO
Mokslininkai bandė įveikti abu sunkumus, tuo pačiu neatsisakydami įprastų juodųjų skylių aptikimo metodų. Pirmiausia astronomai analizavo viso rutulinio klasterio žvaigždžių dinamiką, o ne tik tas žvaigždes, kurios yra arti jo centro. Norėdami tai padaryti, autoriai paėmė duomenis apie 47 „Toucan“šviestuvų dinamiką, surinktus Australijos Parkeso radijo observatorijos stebėjimų metu. Gautą informaciją mokslininkai panaudojo kompiuteriniam modeliavimui pagal N kūnų gravitacinę problemą. Tai parodė, kad NGC 104 centre yra kažkas, kas savybėmis primena vidutinės masės juodąją skylę. Tačiau to nepakako.
Tyrėjai nusprendė išbandyti savo radinius su pulsarais - kompaktiškomis negyvų žvaigždžių liekanomis, kurių radijo signalus astronomai išmoko gana gerai sekti. Jei NGC 104 yra vidutinės masės juodoji skylė, pulsarai negali būti išdėstyti per arti 47 Toucan centro - ir atvirkščiai. Kaip tikėjosi autoriai, pirmasis scenarijus pasitvirtino: pulsatorių vieta NGC 104 gerai koreliuoja su tuo, kad klasterio centre yra juodoji vidutinės masės skylė.
Autoriai mano, kad tokio tipo gravitaciniai objektai gali būti kitų rutulinių klasterių centruose - tikriausiai ten, kur jų jau yra arba dar neieškoma. Tam reikės atidžiai apsvarstyti kiekvieną iš šių grupių. Kokį vaidmenį vaidina vidutinės masės juodosios skylės ir kaip jos atsirado? Tam tikras dar nežinomas. Nepaisant daugybės jų tolesnės evoliucijos variantų, tyrimo bendraautorius Bulentas Kiziltanas mano, kad „tai gali būti originalios sėklos, išaugusios į monstrus, kuriuos šiandien matome galaktikų centruose“.
Jurijus Sukhovas