Походження надмасивних чорних дір, маса яких у мільйон разів перевищує масу Сонця і які містяться в центрі більшості галактик, залишається однією з найбільших космічних таємниць.
Тепер дослідники з Центру астрофізики Невади (NCfA) при Університеті Невади в Лас-Веґасі (UniversityofNevada, LasVegas; UNLV) виявили переконливі докази того, що надмасивна чорна діра в центрі нашої галактики Молочний Шлях, відома як Стрілець A* (SgrA*), ймовірно, є результатом космічного злиття.
Дослідження, результати якого опубліковані 6 вересня поточного року в журналі Nature Astronomy, базується на нещодавніх спостереженнях Телескопа горизонту подій (Event Horizon Telescope, EHT). За його допомогою у 2022 р. було отримано перше пряме зображення SgrA*. EHT, реалізований через глобальну дослідницьку співпрацю, синхронізує дані з восьми існуючих радіообсерваторій по всьому світу, щоб створити величезний віртуальний телескоп розміром із Землю.
Астрофізики UNLV Іхан Ван (Yihan Wang) і Бінг Чжан (Bing Zhang) використали дані спостереження EHT за SgrA*, щоб знайти докази того, як вона могла утворитися. Вважається, що надмасивні чорні діри ростуть або через акрецію матерії з часом, або через злиття двох існуючих чорних дір.
Наукова група UNLV досліджувала різні моделі зростання, щоб зрозуміти швидке обертання та зміщення SgrA* відносно кутового моменту Молочного Шляху. Дослідники показали, що ці незвичайні характеристики можна найкраще пояснити великим злиттям за участю SgrA* та іншої надмасивної чорної діри, ймовірно, з галактики-супутника.
«Це відкриття прокладає шлях до нашого розуміння того, як надмасивні чорні діри ростуть і еволюціонують», — сказав Ван, головний автор дослідження, докторант NCfA в UNLV. «Зміщене і сильне обертання SgrA* вказує на те, що вона могла зазнати злиття з іншою чорною дірою. Це спричинило різку зміну її амплітуди та орієнтації обертання».
Застосувавши складне комп’ютерене моделювання, дослідники змоделювали вплив злиття. При цьому вони розглядали різні сценарії, які узгоджувалися зі спостережуваними спіновими властивостями SgrA*. Отримані результати вказують на те, що злиття у співвідношенні мас 4:1 із сильно нахиленою орбітальною конфігурацією може відтворити спінові властивості, які астрономи спостерігали за допомогою EHT.
«Ця подія, ймовірно, відбулося приблизно 9 мільярдів років тому, після злиття Молочного Шляху з галактикою Гея-Енцелад», — сказав Чжан, провідний професор фізики та астрономії в UNLV і директор-засновник NCfA. «Це явище не тільки надає докази ієрархічної теорії злиття чорних дір, але й дає змогу зрозуміти динамічну історію нашої галактики».
SgrA* міститься в центрі Галактики на відстані понад 27 000 світлових років від Землі, а такі складні інструменти, як EHT, дають змогу отримувати прямі її зображення. І це допомагає вченим перевіряти прогнозні теорії.
Науковці кажуть, що результати дослідження матимуть значні наслідки для майбутніх спостережень за допомогою нових космічних детекторів гравітаційних хвиль, таких як Лазерна інтерферометрична космічна антена (Laser Interferometer Space Antenna, LISA). Її планують запустити в 2035 році і, згідно з очікуваннями, вона виявлятиме гравітаційні хвилі від злиття надмасивних чорних дір по всьому Всесвіту.
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
