Візуалізація чорної діри в газовій хмарі.
Японські астрономи, що працюють з 45-метровим радіотелескопом обсерваторії Нобеяма (Nobeyama radio observatory), виявили ознаки існування в нашій галактиці другої за величиною чорної діри. Відкриття може прояснити деталі еволюції чорних дір.
Вчені, які використовують 45-метровий радіотелескоп, що працює в міліметровому діапазоні хвиль, виявили ознаки наявності невидимої чорної діри масою в 100 тисяч разів перевищує масу Сонця, в центральній області Чумацького Шляху. Вчені припускають, що ця чорна діра «проміжної маси» є ключем до розуміння механізму народження чорних дір, що знаходяться в центрах галактик.
Команда астрономів на чолі з Томохару Окою (Tomoharu Oka), професором університету Кейо в Японії, вивчала незвичайну хмару газу, відому як СО-0.40-0.22. Цей об'єкт знаходиться всього в 200 світлових роках від центру Чумацького Шляху. У СО-0.40-0.22 є особливість, що відрізняє його від інших подібних об'єктів: його газ рухається з дуже широким діапазоном швидкостей. Вчені раніше визначили це при спостереженнях за допомогою двох радіотелескопів: 45-метрового телескопа обсерваторії Нобеяма (Японія) і 10-метрового субміліметрового телескопа (ASTE - Atacama Submillimeter Telescope Experiment), розташованого в Чилі. Другий телескоп побудований японською компанією Міцубісі і управляється Національною астрономічною обсерваторією Японії (National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ) спільно з Чилійським університетом.
Щоб дослідити хмару більш детально, команда астрономів повторила спостереження CO-0.40-0.22 за допомогою телескопа Обсерваторії Нобеяма і отримала 21 лінію випромінювання від 18 молекул. Результати показують, що хмара має еліптичну форму і складається з двох компонентів: компактна частина з низькою щільністю і дуже широким розкидом дисперсії швидкостей, до 100 км/с, і щільної частини в 10 світлових років з вузькою дисперсією швидкостей.
Що може бути цьому причиною? Всередині хмари немає порожнин. Крім того, рентгенівські та інфрачервоні спостереження не дали свідоцтв наявності компактних об'єктів. Ці особливості вказують на те, що дисперсія швидкостей не викликана місцевими джерелами енергії, такими, як вибухи наднових.
Дослідники створили комп'ютерну модель газових хмар, що знаходяться під впливом сильного джерела гравітації. Модель показує, що потоки газу при наближенні до джерела гравітації прискорюються і їх швидкості збільшується до максимуму в найближчій до об'єкта точці. Після цього потік летить далі, поступово сповільнюючись. Вчені виявили, що модель з джерелом гравітації, в сто тисяч разів більше маси Сонця всередині області з радіусом 0,3 світлових року найбільш точно відповідає спостережуваним даним.
«Враховуючи той факт, що немає компактних об'єктів, які можна виявити при спостереженнях в рентгенівському або інфрачервоному діапазоні, кращим кандидатом на компактний і масивний Об'єкт є чорна діра», - пояснює Ока, провідний автор статті, опублікованої в журналі Astrophysical Journal Letters.
Якщо все саме так, то це перша знахідка чорної діри «проміжної маси». Астрономам відомо про два типи чорних дір: чорні діри зоряних мас, що утворилися в результаті вибуху гігантських, дуже масивних зірок і надмасивні чорні діри (SMBH) часто розташовуються в центрах галактик. Маса SMBH коливається від декількох мільйонів до мільярдів мас Сонця. Виявлено ряд SMBH, але ніхто не знає, як вони формуються. Є припущення, що вони утворюються в результаті злиття багатьох чорних дір проміжної маси. Але подібних об'єктів раніше в космосі не виявлялося. Якщо припущення, що хмара СО-0.40-0.22, розташована близько до центру галактики, дійсно містить чорну діру проміжної маси, це буде підтвердженням теорії еволюції SMBH.
Отримані результати відкривають новий шлях для пошуку чорних дір за допомогою радіотелескопів. Недавні спостереження показали, що існує ряд схожих з СО-0.40-0.22 хмар. Можна припустити, що деякі з цих хмар можуть приховувати чорні діри.
Дослідники припускають, що в галактиці Чумацький Шлях може знаходитися 100 мільйонів чорних дір, але рентгенівські спостереження визначили наявність лише десятків. Більшість чорних дір складні, їх дуже важко побачити на будь-якій довжині хвилі.
«Дослідження руху газу за допомогою радіотелескопів може забезпечити додатковий шлях для пошуку темних чорних дір, - говорить Ока. - Триваючі широкі спостереження області Чумацького Шляху за допомогою 45-метрового телескопа Обсерваторії Нобеяма і спостереження з високою роздільною здатністю найближчих галактик за допомогою ALMA дають можливість різко збільшити кількість кандидатів у чорні діри».
