Два астрофизика из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики предложили способ наблюдения за объектом, который может быть второй ближайшей к Земле сверхмассивной черной дырой: гигантом размером в 3 миллиона масс Солнца, находящимся в карликовой галактике Leo I.
Сверхмассивная черная дыра, получившая обозначение Leo I*, была впервые представлена независимой группой астрономов в конце 2021 года. Группа заметила, что звезды набирают скорость по мере приближения к центру галактики — свидетельство существования черной дыры, — но напрямую наблюдать излучение черной дыры было невозможно.
Теперь астрофизики Фабио Пакуччи (Fabio Pacucci) и Ави Леб (Avi Loeb) предлагают новый способ проверки существования сверхмассивной черной дыры. Их работа описана в исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters.
«Черные дыры — очень неуловимые объекты, и иногда им нравится играть с нами в прятки», — говорит Фабио Пакуччи, ведущий автор исследования. «Лучи света не могут покинуть их горизонты событий, но окружающая среда может быть чрезвычайно яркой — если в их гравитационный колодец попадет достаточное количество материи. Но если черная дыра не аккрецирует массу, то она не излучает света, и ее становится невозможно обнаружить с помощью наших телескопов».
Проблема кроется в самой галактике Leo I — карликовая галактика, настолько лишенная газа, доступного для аккреции, что ее часто называют «ископаемым». Так неужели мы не сможем увидить черную дыру в ней? Охота только начинается, считают астрономы.
«В нашем исследовании мы предположили, что небольшое количество массы, потерянной звездами, блуждающими вокруг черной дыры, может обеспечить такую скорость аккреции, что ее можно будет наблюдать», — объясняет Пакуччи. «Старые звезды становятся очень большими и красными — мы называем их красными гигантами. Красные гиганты, как правило, имеют сильные порывы, которые уносят часть их массы в окружающую среду. Кажется, что пространство вокруг Leo I* содержит достаточно этих древних звезд для наблюдений».
«Наблюдение за Leo I* может стать прорывом», — говорит Ави Леб, соавтор исследования. «Это будет вторая ближайшая сверхмассивная черная дыра после той, что находится в центре нашей галактики, с очень похожей массой, но расположенная в галактике, которая в тысячу раз менее массивна, чем Млечный Путь. Этот факт бросает вызов всему, что мы знаем о том, как галактики и их центральные сверхмассивные черные дыры совместно эволюционируют. Как такой огромный ребенок родился у тощего родителя?»
Десятилетия исследований показывают, что в центре большинства массивных галактик находится сверхмассивная черная дыра, а ее масса составляет десятую долю процента от общей массы окружающего ее сфероида звезд.
«В случае с Leo I, — продолжает Леб, — мы могли бы ожидать гораздо меньшую черную дыру. Но вместо этого Leo I, похоже, содержит черную дыру в несколько миллионов раз больше массы Солнца, аналогичную той, что находится в Млечном Пути. … Это удивительно, потому что наука обычно продвигается вперед, когда происходит что-то неожиданное».
Черная дыра Лео I* продолжает играть в прятки, но излучает слишком много радиации, чтобы оставаться незамеченной долгое время.
Источник: Accretion from Winds of RGB Stars May Reveal the Supermassive Black Hole in Leo I, The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b21
