Czy trwająca od kilkudziesięciu lat tajemnica dziwnych ruchów gwiazd w Omega Centauri,… Droga Mlecznanajwiększa gromada gwiazd została w końcu rozwiązana?
Omega Centauri badano w celu ustalenia, czy duże prędkości gwiazd są spowodowane masą pośrednią czarna dziura lub wiele mniejszych czarnych dziur. Najnowsze dane z pulsar przyspieszenia sugerują to drugie rozwiązanie, pogłębiając naszą wiedzę na temat powstawania czarnych dziur.
Tajemnice Omega Centauri
Omega Centauri, masywna gromada gwiazd składająca się z prawie dziesięciu milionów gwiazd, znajduje się w konstelacji Centaura. Astronomów od dawna intrygują niezwykle duże prędkości gwiazd w pobliżu jej centrum. Pojawiły się dwie główne teorie, które mają to wyjaśnić: obecność czarnej dziury o masie pośredniej (IMBH), ważącej około 100 000 mas Słońca, lub gromady mniejszych czarnych dziur o masach gwiazdowych, z których każda jest tylko kilka razy większa od masy Słońca. masa.
Ewolucja gwiazd sugeruje, że czarne dziury powinny naturalnie powstawać w centrum gromady. Jednak astronomowie wierzyli, że większość tych czarnych dziur zostanie z czasem wyrzucona w wyniku interakcji procy grawitacyjnej z pobliskimi gwiazdami. To założenie sprawiło, że istnienie pojedynczego IMBH wydawało się bardziej prawdopodobne. Teoria IMBH zyskała dalsze poparcie, gdy badacze zaobserwowali jeszcze szybciej poruszające się gwiazdy w pobliżu jądra Omega Centauri, co można wytłumaczyć interakcjami z masywną centralną czarną dziurą.
Badanie czarnych dziur o masach pośrednich
Czarne dziury o masie pośredniej (IMBH) są ekscytujące dla astronomów, ponieważ mogą stanowić „brakujące ogniwo” pomiędzy czarnymi dziurami o masach gwiazdowych a supermasywnymi czarnymi dziurami. Czarne dziury o masach gwiazdowych powstają w wyniku śmierci masywnych gwiazd i zostały już odkryte za pomocą różnych technik. Supermasywne czarne dziury znajdują się w centrach dużych galaktyk i mogą ważyć od milionów do miliardów mas Słońca. Obecnie nie wiemy, jak powstają supermasywne czarne dziury ani czy rozpoczynają swoje życie jako czarne dziury o masach gwiazdowych. Znalezienie IMBH mogłoby rozwiązać tę kosmiczną zagadkę.
W ramach nowych badań z udziałem Uniwersytetu w Surrey na nowo przyjrzano się anomalnym prędkościom gwiazd w centrum Omega Centauri, ale tym razem wykorzystano nowe dane. Naukowcy po raz pierwszy połączyli dane dotyczące prędkości anomalnej z nowymi danymi dotyczącymi przyspieszeń pulsarów. Pulsary, podobnie jak czarne dziury, powstają z umierających gwiazd. Ważą nawet dwukrotnie większą od masy Słońca, mają średnicę zaledwie 20 km i mogą obracać się do 700 razy na sekundę. Kiedy się obracają, emitują fale radiowe wzdłuż swojej osi obrotu, przetwarzając je jak bączek. Wiązka radiowa mija Ziemię niczym latarnia morska, umożliwiając nam ich wykrycie.
Pulsary: precyzyjne zegary w kosmosie
Pulsary to naturalne zegary, prawie tak dokładne jak zegary atomowe na Ziemi. Dokładnie mierząc zmianę szybkości ich wirowania, astronomowie mogą obliczyć, w jaki sposób pulsary przyspieszają, bezpośrednio badając natężenie pola grawitacyjnego w centrum Omega Centauri. Łącząc te nowe pomiary przyspieszenia z prędkościami gwiazd, badacze z Surrey, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Hiszpania) i Annecy-le-Vieux Laboratoire de Physique Théorique LAPTh w Annecy (Francja) byli w stanie odróżnić IMBH i gromada czarnych dziur, faworyzując tę drugą.
Profesor Justin Read, współautor badania z Uniwersytetu w Surrey, powiedział:
„Poszukiwania nieuchwytnych czarnych dziur o masach pośrednich trwają. Wciąż może znajdować się jedna w centrum Omega Centauri, ale nasze prace sugerują, że musi ona mieć masę mniejszą niż około sześć tysięcy mas Słońca i znajdować się obok gromady czarnych dziur o masach gwiazdowych. Istnieje jednak duża szansa, że wkrótce takiego znajdziemy. Nadchodzi coraz więcej przyspieszeń pulsarów, co pozwala nam zaglądać do centrów gęstych gromad gwiazd i polować na czarne dziury dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej.”
Andrés Bañares Hernández, główny autor badania IAC, powiedział:
„Od dawna wiemy o supermasywnych czarnych dziurach w centrach galaktyk i mniejszych czarnych dziurach o masach gwiazdowych w naszej własnej galaktyce. Jednakże koncepcja czarnych dziur o masach pośrednich, które mogłyby wypełnić lukę pomiędzy tymi skrajnościami, pozostaje niepotwierdzona.”
„Badając Omega Centauri – pozostałość po galaktyce karłowatej – byliśmy w stanie udoskonalić nasze metody i zrobić krok naprzód w zrozumieniu, czy takie czarne dziury istnieją i jaką rolę mogą odgrywać w ewolucji gromad gwiazd i galaktyk. Ta praca pomaga rozwiązać trwającą dwie dekady debatę i otwiera nowe drzwi do przyszłych badań”.
„Powstanie pulsarów jest również aktywnym obszarem badań, ponieważ niedawno wykryto ich dużą liczbę. Omega Centauri to idealne środowisko do badania modeli ich powstawania, co udało nam się zrobić po raz pierwszy w naszej analizie.”
Odniesienie: „Nowe ograniczenia zawartości masy centralnej Omega Centauri na podstawie połączonej kinematyki gwiazd i synchronizacji pulsarów”, Andr’es Bañares-Hernández, Francesca Calore, Jorge Martin Camalich i Justin I. Przeczytaj, 5 grudnia 2024 r., Astronomia i astrofizyka.
DOI: 10.1051/0004-6361/202451763
