Amerikanske og australske astrofysikere har oppdaget en kandidat for sorte hull i middels masse. De fikk dette navnet fordi de er tyngre enn vanlige - det vil si de som er dannet som et resultat av gravitasjonskollaps av stjerner - gjenstander, men lettere enn supermassive sorte hull, vanligvis lokalisert i de aktive kjernene til store galakser. Opprinnelsen til de uvanlige gjenstandene er fremdeles uklar. "Lenta.ru" snakker om sorte hull i mellommasser og oppdagelsen av forskere.
De fleste av de sorte hullene som er kjent for forskere - det vil si gjenstander som uansett kan forlate (ignorerer kvanteeffekter) - er enten svarte hull i stjernemassen eller supermassive sorte hull. Opprinnelsen til disse tyngdekraftene er omtrent tydelig for astronomer. Den første, som navnet tilsier, representerer det siste stadiet i utviklingen av tunge armaturer, når termonukleære reaksjoner opphører i deres dyp. De er så tunge at de ikke blir til hvite dverger eller nøytronstjerner.
Små stjerner som sola blir til hvite dverger. Deres kraft for gravitasjonskompresjon blir balansert av den elektromagnetiske frastøtningen av det elektron-kjernefysiske plasmaet. I tyngre stjerner begrenses tyngdekraften av presset fra kjernefysisk materiale, noe som resulterer i nøytronstjerner. Kjernen til slike objekter dannes av en nøytronvæske, som er dekket med et tynt plasmaskikt med elektroner og tunge kjerner. Til slutt blir de tyngste armaturene til svarte hull, noe som er perfekt beskrevet av generell relativitet og statistisk fysikk.
Globular stjerneklynge 47 Toucan
Foto: NASA / ESA / Hubble Heritage
Begrensningsverdien av massen til den hvite dvergen, som forhindrer den i å bli en nøytronstjerne, ble estimert i 1932 av den indiske astrofysikeren Subramanian Chandrasekhar. Denne parameteren er beregnet ut fra likevektsforholdene til degenererte elektrongass og gravitasjonskrefter. Nåværende verdi på Chandrasekhar-grensen er estimert til om lag 1,4 solmasser. Den øvre grensen for massen til en nøytronstjerne, der den ikke blir til et svart hull, kalles Oppenheimer-Volkov-grensen. Det bestemmes ut fra likevektstilstanden for trykket til den degenererte nøytrongassen og tyngdekreftene. I 1939 fikk forskerne verdien på 0,7 solmasser, moderne estimater varierer fra 1,5 til 3,0.
De mest massive stjernene er 200-300 ganger tyngre enn solen. Som regel overskrider ikke massen av et svart hull som stammer fra en stjerne denne størrelsesorden. I den andre enden av skalaen er supermassive sorte hull - de er hundretusener eller til og med titalls milliarder ganger tyngre enn Solen. Vanligvis er slike monstre lokalisert i de aktive sentrene i store galakser og har en avgjørende innflytelse på dem. Til tross for at opprinnelsen til supermassive sorte hull også reiser mange spørsmål, til dags dato er nok slike objekter (strengere - kandidater for dem) blitt oppdaget for ikke å tvile på deres eksistens.
Salgsfremmende video:
For eksempel, i sentrum av Melkeveien, i en avstand på 7,86 kiloparsek fra Jorden, er det den tyngste gjenstanden i Galaxy - det supermassive, svarte hullet Skytten A *, som er mer enn fire millioner ganger tyngre enn solen. I det nærliggende store stjernesystemet, Andromeda-tåken, er en enda tyngre gjenstand: et supermassivt svart hull, som antagelig er 140 millioner ganger tyngre enn solen. Astronomer anslår at om cirka fire milliarder år vil et supermassivt svart hull fra Andromeda-tåken svelge et fra Melkeveien.
Medium hull svart hull (kunstner forestilt seg)
Bilde: CfA / M. Weiss
Denne mekanismen peker på den mest sannsynlige måten gigantiske sorte hull danner - de absorberer ganske enkelt all saken rundt seg. Spørsmålet gjenstår imidlertid: eksisterer det i naturen sorte hull av mellomliggende masser - mellom stellar og superheavy? Observasjoner de siste årene, inkludert de som er publisert i den nylige utgaven av tidsskriftet Nature, bekrefter dette. I publikasjonen rapporterte forfatterne om oppdagelsen av en sannsynlig kandidat for sorte hull med middels masse i sentrum av den kule stjerne klyngen 47 Toucan (NGC 104). Anslag viser at det er omtrent 2,2 tusen ganger tyngre enn sola.
Cluster 47 Toucan ligger 13 tusen lysår fra Jorden i stjernebildet Toucan. Dette settet med gravitasjonsbundet armaturer kjennetegnes ved sin store alder (12 milliarder år) og ekstremt høy lysstyrke blant slike gjenstander (bare andre til omega Centauri). NGC 104 inneholder tusenvis av stjerner, avgrenset til en betinget sfære med 120 lysår i diameter (tre størrelsesordener mindre enn diameteren på Melkeveiens skive). Også i 47 Toucan er det omtrent tjue pulsarer - de ble hovedobjektet for forskning av forskere.
Tidligere søk i sentrum av NGC 104 etter et svart hull var mislykket. Slike gjenstander avslører seg på en indirekte måte, ved de karakteristiske røntgenstrålene som stammer fra akkresjonsskiven rundt dem, dannet av den oppvarmede gassen. I mellomtiden inneholder sentrum av NGC 104 nesten ingen gass. På den annen side kan et svart hull oppdages ved at det påvirker stjernene som roterer i nærheten - noe som dette er mulig å studere Skytten A *. Men selv her ble forskere møtt med et problem - sentrum av NGC 104 inneholder for mange stjerner til å kunne forstå deres individuelle bevegelser.
Parks radioteleskop
Foto: David McClenaghan / CSIRO
Forskere har prøvd å omgå begge vanskene, samtidig som de ikke forlater de vanlige metodene for å oppdage sorte hull. For det første analyserte astronomer dynamikken til stjernene i hele den kule klyngen som en helhet, og ikke bare stjernene som ligger i nærheten av sentrum. For å gjøre dette tok forfatterne data om dynamikken i armaturene til 47 Toucan, samlet under observasjoner av Australian Parkes radioobservatorium. Forskerne brukte den innhentede informasjonen for datamodellering i rammen av gravitasjonsproblemet til N-kropper. Den viste at det er noe i sentrum av NGC 104 som ligner et middels stort svart hull i kjennetegn. Dette var imidlertid ikke nok.
Forskerne bestemte seg for å teste funnene sine på pulsarer - kompakte rester av døde stjerner, radiosignalene som astronomene har lært å spore ganske godt på. Hvis NGC 104 inneholder et svartmasse med middels masse, kan ikke pulsarer plasseres for nær midten av 47 Toucan - og omvendt. Som forventet av forfatterne, ble det første scenariet bekreftet: plasseringen av pulsarene i NGC 104 korrelerer godt med det faktum at det er et svart hull med gjennomsnittlig masse i midten av klyngen.
Forfatterne mener at gravitasjonsobjekter av denne typen kan være lokalisert i sentrum av andre kuleklynger - sannsynligvis der de allerede er eller ennå ikke er søkt. Dette vil kreve nøye vurdering av hver av disse klyngene. Hvilken rolle spiller sorte hull i mellomliggende masse, og hvordan oppsto de? Det er foreløpig ikke kjent med sikkerhet. Til tross for de mange alternativene for deres videre utvikling, mener medforfatter Bulent Kiziltan at "de kan være de originale frøene som vokste til monstrene som vi ser i dag i sentrum av galakser."
Yuri Sukhov
