Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики: новое исследование

Первое изображение Стрельца A*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Оно было получено с помощью Event Horizon Telescope (EHT), массива, который связал восемь существующих радиообсерваторий по всей планете, чтобы сформировать единый виртуальный телескоп «размером с Землю». Автор: EHT Collaboration

Происхождение сверхмассивных черных дыр, которые метко названы так и называются — масса которых может превышать массу Солнца более чем в миллион раз и которые находятся в центре большинства галактик, — остается одной из величайших загадок космоса.

Теперь исследователи из Невадского центра астрофизики при UNLV (NCfA) обнаружили убедительные доказательства того, что сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики Млечный Путь, известная как Стрелец A* (Sgr A*), вероятно, является результатом прошлого космического слияния.

Исследование, опубликованное 6 сентября в журнале Nature Astronomy, основано на недавних наблюдениях с помощью телескопа Event Horizon Telescope (EHT), который сделал первое прямое изображение Sgr A* в 2022 году. EHT, результат глобального исследовательского сотрудничества, синхронизирует данные из восьми существующих радиообсерваторий по всему миру для создания огромного виртуального телескопа размером с Землю.

Астрофизики UNLV Ихань Ван и Бин Чжан использовали данные наблюдения EHT Sgr A*, чтобы найти доказательства того, как он мог образоваться. Считается, что сверхмассивные черные дыры растут либо за счет аккреции материи с течением времени, либо за счет слияния двух существующих черных дыр.

Команда UNLV исследовала различные модели роста, чтобы понять необычное быстрое вращение и несоосность Sgr A* относительно углового момента Млечного Пути. Команда продемонстрировала, что эти необычные характеристики лучше всего объясняются крупным событием слияния Sgr A* и другой сверхмассивной черной дыры, вероятно, из галактики-спутника.

«Это открытие прокладывает путь к нашему пониманию того, как растут и развиваются сверхмассивные черные дыры», — сказал Ван, ведущий автор исследования и научный сотрудник NCfA в UNLV. «Неправильно выровненный высокий спин Sgr A* указывает на то, что он мог слиться с другой черной дырой, резко изменив амплитуду и ориентацию своего спина».

Используя сложные симуляции, исследователи смоделировали влияние слияния, рассматривая различные сценарии, которые соответствуют наблюдаемым свойствам спина Sgr A*. Их результаты показывают, что слияние с соотношением масс 4:1 и сильно наклоненной орбитальной конфигурацией может воспроизвести свойства спина, наблюдаемые EHT.

«Это слияние, вероятно, произошло около 9 миллиардов лет назад, после слияния Млечного Пути с галактикой Гайя-Энцелад», — сказал Чжан, выдающийся профессор физики и астрономии в UNLV и директор-основатель NCfA. «Это событие не только предоставляет доказательства иерархической теории слияния черных дыр, но и дает представление о динамической истории нашей галактики».

Sgr A* находится в центре галактики, на расстоянии более 27 000 световых лет от Земли, и такие сложные инструменты, как EHT, обеспечивают прямую визуализацию, которая помогает ученым проверять прогностические теории.

Исследователи утверждают, что результаты исследования получат важное значение для будущих наблюдений с помощью будущих космических детекторов гравитационных волн, таких как космическая антенна с лазерным интерферометром (LISA), запуск которой запланирован на 2035 год. Ожидается, что она будет обнаруживать аналогичные слияния сверхмассивных черных дыр по всей Вселенной.

Больше информации: Yihan Wang et al, Evidence of a past merger of the Galactic Centre black hole, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02358-w

Источник: University of Nevada, Las Vegas