Amerikas un Austrālijas astrofiziķi ir atklājuši vidējas masas melno caurumu kandidātu. Viņi ieguva šo vārdu, jo ir smagāki par parastajiem - tas ir, tiem, kas veidojas zvaigžņu - objektu gravitācijas sabrukšanas rezultātā, bet ir vieglāki par supermasīvajiem melnajiem caurumiem, kas parasti atrodas lielu galaktiku aktīvajos kodolos. Neparasto priekšmetu izcelsme joprojām nav skaidra. "Lenta.ru" stāsta par starpposma masu melnajiem caurumiem un zinātnieku atklājumiem.
Lielākā daļa no zinātniekiem zināmajiem melnajiem caurumiem - tas ir, priekšmetiem, kurus neviena lieta nevar atstāt (ignorējot kvantu efektus) - ir vai nu zvaigžņu masas melnie caurumi, vai supermasīvie melnie caurumi. Šo gravitācijas objektu izcelsme astronomiem ir aptuveni skaidra. Pirmais, kā izriet no viņu nosaukuma, attēlo smago gaismekļu evolūcijas pēdējo posmu, kad termobolu reakcijas apstājas to dziļumā. Viņi ir tik smagi, ka nepārvēršas par baltiem punduriem vai neitronu zvaigznēm.
Mazas zvaigznes, piemēram, Saule, pārvēršas par baltiem punduriem. Viņu gravitācijas kompresijas spēku līdzsvaro elektronu-kodola plazmas elektromagnētiskā atgrūšana. Smagākās zvaigznēs smagumu ierobežo kodolenerģijas spiediens, kā rezultātā veidojas neitronu zvaigznes. Šādu objektu kodolu veido neitronu šķidrums, kas ir pārklāts ar plānu elektronu un smago kodolu plazmas slāni. Visbeidzot, vissmagākie gaismekļi pārvēršas melnajos caurumos, ko lieliski raksturo vispārējā relativitāte un statistiskā fizika.
Globular zvaigžņu puduris 47 Toucan
Foto: NASA / ESA / Habla mantojums
Baltā pundura masas ierobežojošo vērtību, kas neļauj tai pārvērsties par neitronu zvaigzni, 1932. gadā aplēsa Indijas astrofiziķis Subramanian Chandrasekhar. Šis parametrs tiek aprēķināts no deģenerēta elektronu gāzes līdzsvara stāvokļa un gravitācijas spēkiem. Čandrasekaras robežas pašreizējā vērtība tiek lēsta aptuveni 1,4 saules masās. Neitronu zvaigznes masas augšējo robežu, pie kuras tā nepārvēršas par melno caurumu, sauc par Oppenheimera-Volkova robežu. To nosaka pēc deģenerētās neitronu gāzes spiediena un smaguma spēka līdzsvara stāvokļa. 1939. gadā zinātnieki saņēma vērtību 0,7 saules masas, mūsdienu aprēķini svārstās no 1,5 līdz 3,0.
Masīvākās zvaigznes ir 200-300 reizes smagākas nekā Saule. Parasti melnā cauruma, kura izcelsme ir zvaigzne, masa nepārsniedz šo lieluma secību. Mēroga otrā galā ir supermasīvi melnie caurumi - tie ir simtiem tūkstošu vai pat desmitiem miljardu reižu smagāki par Sauli. Parasti šādi monstri atrodas lielu galaktiku aktīvajos centros un tiem ir izšķiroša ietekme. Neskatoties uz to, ka arī supermasīvo melno caurumu izcelsme rada daudz jautājumu, līdz šim ir atklāts pietiekami daudz šādu objektu (precīzāk - kandidāti uz tiem), lai nešaubītos par to esamību.
Reklāmas video:
Piemēram, Piena ceļa centrā, 7,86 kiloparsku attālumā no Zemes, ir smagākais objekts Galaktikā - supermasīvs melnais caurums Strēlnieks A *, kas ir vairāk nekā četrus miljonus reižu smagāks par Sauli. Netālu esošajā lielo zvaigžņu sistēmā, Andromēdas miglājā, ir vēl smagāks objekts: supermasīvs melnais caurums, kas, iespējams, ir 140 miljonus reižu smagāks nekā Saule. Astronomi lēš, ka aptuveni četru miljardu gadu laikā supermasīvs melnais caurums no Andromedas miglāja norīs vienu no Piena Ceļa.
Vidējas masas melnais caurums (mākslinieks iedomājies)
Attēls: CfA / M. Weiss
Šis mehānisms norāda uz visticamāko veidu, kā veidojas milzu melnie caurumi - tie vienkārši absorbē visu apkārt esošo lietu. Tomēr paliek jautājums: vai dabā pastāv starpposma masas melnie caurumi - starp zvaigžņu un superhevu? Pēdējo gadu novērojumi, ieskaitot tos, kas publicēti nesenajā žurnāla Nature numurā, to apstiprina. Publikācijā autori ziņoja par iespējamā vidējas masas melno caurumu kandidāta atrašanu globālās zvaigžņu kopas 47 Toucan (NGC 104) centrā. Aplēses liecina, ka tā ir apmēram 2,2 tūkstošus reižu smagāka nekā Saule.
47. klasteris Toucan atrodas 13 tūkstošu gaismas gadu attālumā no Zemes Toucan zvaigznājā. Šis gravitācijas izteiksmē piesaistīto gaismekļu komplekts izceļas ar lielo vecumu (12 miljardi gadu) un īpaši augstu spilgtumu starp šādiem objektiem (otrais tikai Omega Centauri). NGC 104 satur tūkstošiem zvaigžņu, kas ir ierobežotas ar nosacītu sfēru, kuras diametrs ir 120 gaismas gadi (trīs magnitūdas kārtas mazāks par Piena ceļa diska diametru). Arī 47 Toucan ir apmēram divdesmit pulsaru - tie kļuva par galveno zinātnieku pētījumu objektu.
Iepriekšējie meklējumi NGC 104 centrā attiecībā uz melno caurumu bija neveiksmīgi. Šādi objekti atklājas netiešā veidā ar raksturīgiem rentgena stariem, kas izdalās no akrācijas diska ap tiem, ko veido sakarsēta gāze. Tikmēr NGC 104 centrā gandrīz nav gāzes. No otras puses, melno caurumu var noteikt pēc tā ietekmes uz zvaigznēm, kas rotē tās tuvumā - kaut kas līdzīgs šim ir iespējams izpētīt Strēlnieku A *. Tomēr pat šeit zinātnieki saskārās ar problēmu - NGC 104 centrā ir pārāk daudz zvaigžņu, lai varētu saprast viņu individuālās kustības.
Parku radioteleskops
Foto: Deivids Maklenagēns / CSIRO
Zinātnieki ir mēģinājuši apiet abas grūtības, vienlaikus neatsakoties no parastajām melno caurumu noteikšanas metodēm. Pirmkārt, astronomi analizēja visa globālā klastera zvaigžņu dinamiku kopumā, nevis tikai tās zvaigznes, kas atrodas tuvu tās centram. Lai to izdarītu, autori paņēma datus par 47 Toucan apgaismes ierīču dinamiku, kas tika savākta Austrālijas Parkes radio observatorijas novērojumu laikā. Iegūto informāciju zinātnieki izmantoja datoru modelēšanai N ķermeņu gravitācijas problēmas ietvaros. Tas parādīja, ka NGC 104 centrā ir kaut kas tāds, kas pēc īpašībām atgādina vidējas masas melno caurumu. Tomēr ar to nebija pietiekami.
Pētnieki nolēma pārbaudīt savus atklājumus ar pulsāriem - kompaktajām mirušo zvaigžņu paliekām, kuru radiosignālus astronomi ir iemācījušies izsekot diezgan labi. Ja NGC 104 satur vidējas masas melno caurumu, tad pulsators nevar atrasties pārāk tuvu 47 Toucan centram - un otrādi. Kā cerēja autori, pirmais scenārijs tika apstiprināts: pulsatora atrašanās vieta NGC 104 labi korelē ar faktu, ka kopas centrā ir melnais caurums ar vidējo masu.
Autori uzskata, ka šāda veida gravitācijas objekti var atrasties citu globular klasteru centros - iespējams, tur, kur to vēl nav vai netiek meklēti. Tas prasīs rūpīgi apsvērt katru no šīm kopām. Kādu lomu spēlē vidējās masas melnie caurumi un kā tie radās? Par to vēl nav zināms. Neskatoties uz daudzajām to turpmākās evolūcijas iespējām, pētījuma līdzautors Bulents Kiziltans uzskata, ka "tās varētu būt sākotnējās sēklas, kas izauga par monstriem, kurus mēs šodien redzam galaktiku centros".
Jurijs Sukhovs