В соседней галактике астрономы нашли необычную черную дыру

Астрономы обнаружили черную дыру, не похожую ни на одну другую. В сто тысяч солнечных масс она меньше, чем черные дыры, обнаруженные в центрах галактик, но больше, чем черные дыры, рождающиеся при взрывах звезд. Это делает ее одной из немногих подтвержденных черных дыр промежуточной массы и объектом, который давно ищут астрономы. Новое исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.

Черная дыра была спрятана в B023-G078, огромном звездном скоплении в ближайшей к Земле галактике Андромеда. Было только одно наблюдение за этим объектом, которое определило его общую массу - около 6,2 миллиона солнечных масс. Долгое время оно считалось шаровым звездным скоплением, с разорванным ядром.  Разорванные ядра — это остатки маленьких галактик, которые попали в более крупные, а их внешние звезды были оторваны гравитационными силами. В результате осталось крошечное плотное ядро, вращающееся вокруг большей галактики, а в центре этого ядра — черная дыра.

Ученые отмечают, что ранее уже находили большие черные дыры внутри массивных лишенных ядер, которые намного больше, чем B023-G078. И предполагалось, что должны быть меньшие черные дыры в ободранных ядрах с меньшей массой, но прямых доказательств никогда не было. До сегодняшнего момента. 

Астрономам наконец-то удалось получить новые данные и, смоделировать световой профиль исследуемого объекта, рассчитать, как масса распределяется внутри него. Шаровое скопление имеет характерный световой профиль, который имеет ту же форму вблизи центра, что и во внешних областях. B023-G078 отличается. Свет в центре круглый, а затем становится более плоским, двигаясь наружу. Химический состав звезд тоже меняется: в звездах в центре больше тяжелых элементов, чем у края объекта.

Кроме того, как объясняют ученые, шаровые звездные скопления в основном образуются в одно и то же время, а у лишенных ядер, наоборот, могут быть повторяющиеся эпизоды формирования, когда газ падает в центр галактики и образует звезды. Таким образом, звезды в лишенных ядрах будут более сложными, чем в шаровых скоплениях. И это как раз то, что можно увидеть в B023-G078.

Исследователи использовали распределение массы объекта, чтобы предсказать, как быстро звезды должны двигаться в любом заданном месте внутри скопления, и сравнили его со своими данными. Звезды с самой высокой скоростью вращались вокруг центра. Когда они построили модель без учета черной дыры, звезды в центре были слишком медленными по сравнению с их наблюдениями. Когда они добавили черную дыру, они получили скорости, соответствующие данным. Черная дыра дополняет доказательства того, что этот объект представляет собой ободранное ядро. Иными словами, полученная скорость звезд дает прямое доказательство того, что прямо в центре находится какая-то темная масса.

Исследователи надеются обнаружить больше разорванных ядер, которые могут содержать больше черных дыр промежуточной массы. Это, в свою очередь, даст возможность узнать больше о черных дырах в центрах маломассивных галактик и узнать, как галактики строятся из более мелких строительных блоков. Известно, что большие галактики обычно образуются в результате слияния галактик меньшего размера, а эти разорванные ядра позволяют расшифровать детали этих прошлых взаимодействий.