Чёрная дыра средней массы

Чёрная дыра средней массы — это чёрная дыра, масса которой значительно больше, чем масса чёрной дыры звёздной массы (от 10 до нескольких десятков масс Солнца), но гораздо меньше, чем у сверхмассивной чёрной дыры (от миллиона до сотен миллионов масс Солнца). Предполагается, что этих объектов значительно меньше, чем относительно распространённых чёрных дыр звёздной массы и сверхмассивных чёрных дыр. Поскольку механизмы формирования чёрных дыр средней массы неизвестны, не совсем понятно, чем вызвано такое значительное различие в количестве объектов.

Шаровое скопление Mayall II (M31 G1) — неплохой кандидат для обнаружения чёрной дыры средней массы в центре скопления^[1]

ПроисхождениеПравить

Чёрные дыры средней массы являются слишком массивными, чтобы они могли сформироваться путём гравитационного коллапса одиночной звезды (как чёрные дыры звёздной массы). В их окружении отсутствуют экстремальные условия (высокая плотность и скорости движения), наблюдаемые в центрах галактик, которые приводят к формированию сверхмассивных чёрных дыр. В науке рассматриваются следующие сценарии образования чёрных дыр средней массы:

Слияние чёрных дыр звёздной массы и других объектов путём аккреции;
Столкновение массивных звёзд в плотных звёздных скоплениях и коллапс результата столкновения;
Образование их в ходе Большого взрыва (см. первичные чёрные дыры).
Образование в ядрах квазизвезд в ранней Вселенной.

Наблюдаемые свидетельстваПравить

Хотя до последнего времени не было никаких определённых наблюдательных данных, подтверждающих существование чёрных дыр средней массы, коллектив радиотелескопа CSIRO в Австралии 9 июля 2012 года объявил об открытии первой чёрной дыры средней массы Hyper-Luminous X-ray Source 1 (или HLX-1)^[2].

На сегодняшний день самая большая выборка кандидатов в чёрные дыры промежуточных масс включает 305 объектов^[3], отобранных при помощи анализа около миллиона оптических спектров галактик, полученных обзором SDSS (Sloan Digital Sky Survey).^[4] Рентгеновское излучение, наличие которого является подтверждением классификации кандидата как чёрной дыры промежуточных масс, было обнаружено у 10 из этих объектов^[3].

Некоторые ультраяркие рентгеновские источники (ULXs) в близлежащих галактиках могут оказаться чёрными дырами средней массы (от 100 до 1000 масс Солнца)^[5]^[6]. ULXs наблюдаются в областях звёздообразования (например, в галактике M82^[7]) и выглядят связанными с молодыми скоплениями звёзд, наблюдаемыми в этих областях. Однако только динамическое измерение масс путём анализа оптического спектра звёзд-спутников может позволить выявить присутствие чёрных дыр средней массы как компактных аккреторов ULXs.

Дополнительные свидетельства существования чёрных дыр средней массы могут быть получены путём наблюдения гравитационного излучения, излучаемого малого размера остатками, обращающимися вокруг таких дыр^[8]. Также отношение M–сигма предсказывает, что чёрные дыры с массами от 10⁴ до 10⁶ солнечных должны присутствовать в галактиках с малой светимостью.

Американские и австралийские астрофизики в 2017 году обнаружили кандидата в чёрные дыры средней массы: чёрную дыру в центре 47 Тукана^[9]. Авторы полагают, что подобного рода гравитационные объекты могут находиться и в центрах других шаровых скоплений^[9].

В 2019 году учёные из Национальной астрономической обсерватории Японии обнаружила в галактическом центре Млечного пути чёрную дыру размером с Юпитер, масса которой примерно в 32 тысячи раз больше массы Солнца^[10]. HCN–0.009–0.044, находящаяся в 7 пк от радиоисточника Стрелец A*, является третьим случаем возможной чёрной дыры средней массы в галактическом центре после IRS13E и CO–0.40–0.22^[11].

Наблюдение гравитационно-волнового всплеска в 2019 году (GW190521) стало свидетельством формирования чёрной дыры средней массы в результате слияния двух чёрных дыр (с массами 66 и 85 $\text{[math]}$ M_⊙ соответственно)^[12].

ПримечанияПравить

↑ Gebhardt, Karl; Rich, R. M. & Ho, Luis C. (2005), An Intermediate-Mass Black Hole in the Globular Cluster G1: Improved Significance from New Keck and Hubble Space Telescope Observations, The Astrophysical Journal Т. 634 (2): 1093–1102, DOI 10.1086/497023
↑ Nease, Eric. Astronomers spot the very first intermediate-mass black hole, The Bunsen Burner (9 июля 2012). Архивировано 13 июля 2012 года. Дата обращения: 9 июля 2012.
↑ ¹ ² Chilingarian, Igor et al. A Population of Bona Fide Intermediate-mass Black Holes Identified as Low-luminosity Active Galactic Nuclei (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2018. — Vol. 863, no. 1. — P. 799—808. — doi:10.3847/1538-4357/aad184. — Bibcode: 2018ApJ...863....1C. — arXiv:arXiv:1805.01467.
↑ Sloan Digital Sky Survey https://www.sdss.org Архивная копия от 23 июня 2020 на Wayback Machine
↑ Black Hole Boldly Goes Where No Black Hole Has Gone Before, ESA News (3 января 2007). Архивировано 14 октября 2012 года. Дата обращения: 24 мая 2006.
↑ Maccarone, T.J.; ., A; Zepf, SE; Rhode, K. L. et al. A black hole in a globular cluster (англ.) // Nature : journal. — 2007. — Vol. 455, no. 7124. — P. 183—185. — doi:10.1038/nature05434. — Bibcode: 2007Natur.445..183M. — arXiv:astro-ph/0701310. — PMID 17203062.
↑ Patruno, A.; Portegies Zwart, S.; Dewi, J.; Hopman, C. The ultraluminous X-ray source in M82: an intermediate-mass black hole with a giant companion (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters : journal. — 2006. — Vol. 370, no. 1. — P. L6—L9. — doi:10.1111/j.1745-3933.2006.00176.x. — Bibcode: 2006MNRAS.370L...6P. — arXiv:astro-ph/0506275.
↑ Hopman, Clovis; Simon Portegies Zwart. Gravitational waves from remnants of ultraluminous X-ray sources (англ.) // Mon.Not.Roy.Astron.Soc.Lett. : journal. — 2005. — Vol. 363, no. 1. — P. L56—L60. — doi:10.1111/j.1745-3933.2005.00083.x. — Bibcode: 2005MNRAS.363L..56H. — arXiv:astro-ph/0506181.
↑ ¹ ² Тяжелый случай Доказано существование невозможного типа черных дыр (неопр.). Дата обращения: 9 февраля 2017. Архивировано 10 февраля 2017 года.
↑ Indication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center Архивная копия от 16 февраля 2019 на Wayback Machine, 27 Dec 2018
↑ ndication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center Архивная копия от 17 января 2019 на Wayback Machine, Draft version December 31, 2018 (PDF)
↑ LIGO Scientific Collaboration - The science of LSC research (неопр.). www.ligo.org. Дата обращения: 2 сентября 2020. Архивировано 4 сентября 2020 года.

СсылкиПравить

Black Hole Seeds Missing in Cosmic Garden Архивная копия от 4 августа 2020 на Wayback Machine
Chandra images of starburst galaxy M82 Архивная копия от 19 октября 2020 на Wayback Machine
NASA press release for discovery of IMBHs by Архивная копия от 19 ноября 2003 на Wayback Machine Hubble Space Telescope
A New Breed of Black Holes, by Davide Castelvecchi Sky & Telescope April 2006

[apj634_2_1093-1] Gebhardt, Karl; Rich, R. M. & Ho, Luis C. (2005), An Intermediate-Mass Black Hole in the Globular Cluster G1: Improved Significance from New Keck and Hubble Space Telescope Observations, The Astrophysical Journal Т. 634 (2): 1093–1102, DOI 10.1086/497023

[nease-2012-2] Nease, Eric. Astronomers spot the very first intermediate-mass black hole, The Bunsen Burner (9 июля 2012). Архивировано 13 июля 2012 года. Дата обращения: 9 июля 2012.

[PBF-3] ¹ ² Chilingarian, Igor et al. A Population of Bona Fide Intermediate-mass Black Holes Identified as Low-luminosity Active Galactic Nuclei (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2018. — Vol. 863, no. 1. — P. 799—808. — doi:10.3847/1538-4357/aad184. — Bibcode: 2018ApJ...863....1C. — arXiv:arXiv:1805.01467.

[4] Sloan Digital Sky Survey https://www.sdss.org Архивная копия от 23 июня 2020 на Wayback Machine

[5] Black Hole Boldly Goes Where No Black Hole Has Gone Before, ESA News (3 января 2007). Архивировано 14 октября 2012 года. Дата обращения: 24 мая 2006.

[6] Maccarone, T.J.; ., A; Zepf, SE; Rhode, K. L. et al. A black hole in a globular cluster (англ.) // Nature : journal. — 2007. — Vol. 455, no. 7124. — P. 183—185. — doi:10.1038/nature05434. — Bibcode: 2007Natur.445..183M. — arXiv:astro-ph/0701310. — PMID 17203062.

[Patrunoetal2006-7] Patruno, A.; Portegies Zwart, S.; Dewi, J.; Hopman, C. The ultraluminous X-ray source in M82: an intermediate-mass black hole with a giant companion (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters : journal. — 2006. — Vol. 370, no. 1. — P. L6—L9. — doi:10.1111/j.1745-3933.2006.00176.x. — Bibcode: 2006MNRAS.370L...6P. — arXiv:astro-ph/0506275.

[8] Hopman, Clovis; Simon Portegies Zwart. Gravitational waves from remnants of ultraluminous X-ray sources (англ.) // Mon.Not.Roy.Astron.Soc.Lett. : journal. — 2005. — Vol. 363, no. 1. — P. L56—L60. — doi:10.1111/j.1745-3933.2005.00083.x. — Bibcode: 2005MNRAS.363L..56H. — arXiv:astro-ph/0506181.

[lentaimbh-9] ¹ ² Тяжелый случай Доказано существование невозможного типа черных дыр (неопр.). Дата обращения: 9 февраля 2017. Архивировано 10 февраля 2017 года.

[10] Indication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center Архивная копия от 16 февраля 2019 на Wayback Machine, 27 Dec 2018

[11] tion of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center Архивная копия от 17 января 2019 на Wayback Machine, Draft version December 31, 2018 (PDF)

[12] LIGO Scientific Collaboration - The science of LSC research (неопр.). www.ligo.org. Дата обращения: 2 сентября 2020. Архивировано 4 сентября 2020 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]