Ученые не нашли признаков аккреции вокруг черной дыры в центре Омеги Центавра
Шаровое скопление Омега Центавра доминирует в южном небе как самое большое и яркое в Млечном Пути — плотная сфера, содержащая около 10 миллионов звезд. Ранее в этом году астрономы обнаружили свидетельства того, что в ядре скопления скрывается черная дыра промежуточной массы, что было выявлено по семи звездам, движущимся слишком быстро, чтобы оставаться связанными, если только что-то очень массивное не удерживает их гравитацией. Теперь исследователи попытались найти саму черную дыру с помощью радиотелескопов, и их открытием стало то, чего они не обнаружили.
Черные дыры промежуточной массы представляют собой недостающее звено в нашем понимании эволюции черных дыр. Мы знаем, что черные дыры звездной массы образуются из умирающих звезд и имеют массу, возможно, до 200 солнечных. Мы знаем, что сверхмассивные черные дыры массой в миллионы или миллиарды солнечных масс доминируют в центрах галактик. Но черные дыры промежуточной массы, занимающие промежуточное положение, остаются досадно редкими. Существует лишь горстка кандидатов, и их подтверждение оказывается сложной задачей.
Недавнее исследование на космическом телескопе «Хаббл» отслеживало 1,4 миллиона звезд в Омеге Центавра в течение двух десятилетий наблюдений. Семь звезд во внутренней области скопления движутся так быстро, что должны были бы вообще покинуть его, но остаются связанными. Гравитационное притяжение, удерживающее их, указывает на черную дыру с массой не менее 8200 солнечных, хотя оценки доходят до 47 000 солнечных масс.
Ангирабен Махида и коллеги решили поискать признаки аккреции черной дыры. Когда черные дыры поглощают окружающий газ и пыль, материал формирует горячий аккреционный диск, который излучает во всем электромагнитном спектре, включая радиоволны. Команда использовала массив радиотелескопов ATCA (Australia Telescope Compact Array) для наблюдений центральной области Омеги Центавра в течение примерно 170 часов, достигнув чувствительности в 1,1 µJy (одна миллионная Янского — единицы измерения в радиоастрономии) на частоте 7,25 гигагерц. Это самое чувствительное радиоизображение скопления из всех существующих.
Результат оказался нулевым — никакого радиосигнала из центра зафиксировать не удалось. Никакого радиоизлучения не обнаружено ни в одном из предполагаемых центров скопления, где должна находиться черная дыра.
Это отсутствие сигнала накладывает ограничения на поведение черной дыры. Используя «фундаментальную плоскость» активности черных дыр, которая связывает массу черной дыры, ее радио- и рентгеновскую светимость, команда рассчитала, что любая черная дыра промежуточной массы в Омеге Центавра должна иметь исключительно низкую эффективность аккреции. Верхний предел составляет примерно 0,004, что означает, что менее половины процента энергии покоящегося вещества, падающего на черную дыру, преобразуется в излучение.
Такая крайняя «тишина» не совсем удивительна. Омега Центавра, вероятно, представляет собой обнаженное ядро карликовой галактики, поглощенной Млечным Путем миллиарды лет назад. В центральных областях скопления может просто не хватать достаточного количества газа для аккреции на черную дыру. В отличие от богатых газом сред вокруг сверхмассивных черных дыр в активных галактиках или звезд-компаньонов, питающих черные дыры звездной массы, эта черная дыра промежуточной массы, похоже, существует в относительной пустыне, лишенная топлива и, как следствие, безмолвная во всем электромагнитном спектре.
Исследование на сервере препринтов arXiv.