Kids

eso1802uk — Науковий реліз

Дивна поведінка зорі виявляє самотню чорну діру, яка ховається у гігантському зоряному скупченні

17 січня 2018 р.

Астрономи, використавши прилад MUSE на Дуже Великому Телескопі (VLT) ESO в Чилі, виявили зорю у скупченні NGC 3201, котра поводиться дуже дивно. Схоже, що вона перебуває на орбіті навколо невидимої чорної діри із масою приблизно у чотири рази більшою від маси Сонця - першої такої неактивної чорної діри, знайденої у кулястому скупченні та першої знайденої шляхом безпосереднього виявлення її гравітаційного тяжіння. Це важливе відкриття впливає на наше розуміння формування цих зоряних скупчень, чорних дір та на походження явищ, пов'язаних із гравітаційними хвилями.

Кулясті зоряні скупчення, що обертаються навколо більшості галактик, являють собою величезні сферичні утворення із десятків тисяч зірок. Вони є одними з найстаріших відомих зоряних систем Всесвіту і датуються початком зростання та еволюції галактик. На сьогодні відомо, що більше 150 таких скупчень належать до Чумацького шляху.

Одне особливе скупчення, котре назване NGC 3201 та розташоване у південному сузір'ї Вітрил (Vela), тепер вивчається за допомогою приладу MUSE на Дуже Великому Телескопі (VLT) ESO в Чилі. Міжнародна команда астрономів виявила, що одна з зірок [1] ​​в NGC 3201 поводиться дуже дивно - вона відкидається назад і вперед зі швидкістю кількох сотень тисяч кілометрів на годину, причому cхема повторюється кожні 167 діб [2] .

Очільник дослідження Бен'ямін Гізас (Georg-August-Universität Göttingen, Німеччина) був заінтригований поведінкою зорі: "Вона рухається навколо чогось, що було цілком невидимим із масою, котра більше, ніж у чотири рази перевищує Сонце - це може бути лише чорна діра! Перша знайдена у кулястому скупченні через безпосереднє спостереження її гравітаційного впливу".

Співвідношення між чорними дірами та кулястими скупченнями є важливим, але загадковим. З оглядом на їх великі маси та поважні віки, ці скупчення, як то вважають, випродукували велику кількість чорних дір зоряних мас, створюваними, як масивні зорі всередині них, котрі вибухнули та руйнувалися протягом довгого життя скупчення [3] [4].

Прилад ESO MUSE надає астрономам унікальну можливість одночасно вимірювати рухи тисяч віддалених зірок. За допомогою цієї нової знахідки, команда астрономів вперше зуміла виявити неактивну чорну діру власне у серці кулястого скупчення, котра наразі не поглинає матерію і не оточена сяючим газовим диском. Вчені могли оцінити масу чорної діри за допомогою рухів зорі, яка опинилася в межах дії її величезної гравітації [5].

З оглядом на спостережувані властивості, масу зорі визначили приблизно у 0.8 частини маси нашого Сонця, а маса її таємничого напарника обчислена приблизно у 4.36 разів більше маси Сонця - цілком ймовірно, що то чорна діра [6].

Нещодавні виявлення радіо та рентгенівських джерел у кулястих скупченнях, а також виявлення сигналів від гравітаційних хвиль протягом 2016 року, утворених шляхом злиття двох чорних дір із зоряними масами, вказують на те, що ці порівняно дрібні чорні діри можуть бути більш поширеними у кулястих скупченнях, ніж це раніше вважалося.

Гізас укладає: "Донедавна передбачалося, що через короткий час майже всі чорні діри зникнуть із кулястих скупчень і що подібних систем навіть не існує! Стало ясно, що це не так. Наше відкриття - це перше безпосереднє виявлення гравітаційних ефектів зоряно-масової чорної діри у кулястому скупченні. Дана знахідка допомагає зрозуміти формування кулястих скупчень, еволюцію чорних дір та подвійних систем, життєво важливих у контексті розуміння джерел гравітаційних хвиль".

Примітки

[1] Знайдена зоря перебуває на стадії виходу із головної послідовності, тобто вона знаходиться у кінці головної послідовності. Вичерпавши свої основні водневі запаси, наразі зоря прямує стати червоним гігантом.

[2] В даний час проводиться великий огляд 25 кулястих скупчень навколо Чумацького шляху за допомогою приладу ESO MUSE та за підтримки консорціуму MUSE. Він забезпечить астрономам спектри від 600 до 27 000 зірок у кожному скупченні. Дослідження включає аналіз "променевої швидкості" окремих зірок - то швидкості, з якими вони рухаються від Землі, або ж до неї, вздовж лінії спостереження. З вимірами радіальних швидкостей можна визначити орбіти зірок, а також властивості будь-яких масивних об'єктів, навколо яких вони можуть обертатись.

[3] За відсутності тривалого зоряного утворення, як у випадку для кулястих скупчень, чорні діри зоряних мас незабаром стануть найбільш масивними об'єктами сучасності. Взагалі чорні діри зоряних мас у кулястих скупченнях приблизно у чотири рази масивніші від навколишніх малих зірок. Останні теорії прийшли до висновку, що чорні діри утворюють щільне ядро всередині скупчення, яке потім стає відокремленим від решти його матерії. Вважається, що рухи у центрі скупчень викидають більшість чорних дір, а це означає, що лише деякі з них вижили б через мільярди років.

[4] Чорні діри зоряних мас, або коллапсари, утворюються після загибелі масивних зірок, котрі руйнуються власною силою тяжіння та вибухають, як потужні гіпернові. Залишком є чорна діра з більшою частиною маси колишньої зорі, яка може перевищувати масу нашого Сонця від одиниць до десятків разів.

[5] Оскільки жодне світло не може втекти від чорних дір через їх величезні сили тяжіння, основним методом їх виявлення є спостереження за радіо або рентгенівськими викидами, що надходять від навколишньої гарячої матерії. Але коли чорна діра не взаємодіє з гарячою речовиною, а тому не накопичує масу, або ж не випромінює, як у цьому випадку, то вона є "неактивна" і невидима, тому потрібен ще один метод виявлення.

[6] Оскільки темний об'єкт у цій подвійній системі не може бути безпосередньо спостережуваний, існують альтернативні, хоча й набагато менш переконливі пояснення того, наскільки це можливо. Мабуть це потрійна зоряна система, що складається з двох тісно пов'язаних нейтронних зірок із спостережуваною зорею, що обертається навколо них. Такий сценарій вимагатиме, щоб кожна тісно пов'язана зоря була принаймні удвічі масивнішою від нашого Сонця - тобто це має бути така подвійна система, яку раніше ніколи не спостерігали.

Детальніше

Дане дослідження представлене у статті “A detached stellar-mass black hole candidate in the globular cluster NGC 3201”, by B. Giesers et al., що вийшла в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Науково-дослідна група у складі Benjamin Giesers (Georg-August-Universität Göttingen, Germany), Stefan Dreizler (Georg-August-Universität Göttingen, Germany), Tim-Oliver Husser (Georg-August-Universität Göttingen, Germany), Sebastian Kamann (Georg-August-Universität Göttingen, Germany; Liverpool John Moores University, Liverpool, United Kingdom), Guillem Anglada Escudé (Queen Mary University of London, United Kingdom), Jarle Brinchmann (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands; Universidade do Porto, CAUP, Porto, Portugal), C. Marcella Carollo (Swiss Federal Institute of Technology, ETH, Zurich, Switzerland) Martin M. Roth (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany) and Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany).

Європейська Південна Обсерваторія - це передова міжурядова астрономічна організація в Європі та найбільш продуктивна астрономічна обсерваторія світу. Її підтримує 16 країн: Австрія, Бельгія, Бразилія, Чеська Республіка, Данія, Франція, Фінляндія, Німеччина, Італія, Нідерланди, Польща, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія та Сполучене Королівство, а також приймаюча країна Чилі та Австралія у якості стратегічного партнера. ESO здійснює ініціативну програму, зосереджену на проектуванні, будівництві та експлуатації потужних наземних спостережних об'єктів, що дозволяє астрономам робити важливі наукові відкриття. ESO також відіграє провідну роль у сприянні та організації співробітництва в астрономічних дослідженнях. ESO працює на трьох унікальних, світового класу обсерваторіях в Чилі: Ла Сілла, Паранал і Чахнантор. На горі Паранал, в ESO працює Дуже Великий Телескоп та провідний Дуже Великий Телескоп-Інтерферометр, а також два оглядових телескопи: VISTA для інфра-червоного світла та Оглядовий Телескоп VLT (VST). ESO є важливим партнером двох обсерваторій на плато Чахнантор: APEX та найбільшого астрономічного проекту сучасності - радіотелескопу ALMA. На горі Армазонес, котра поряд із горою Паранал, ESO будує 39 метровий Надзвичайно Великий Телескоп (ELT) , який стане "найбільшим у світі оком у небо".

Посилання

Контакти

Oleh Malyi
Albufeira Astronomy Club
Albufeira, Portugal
Стільниковий: +351 926076984
Email: astroclubzp@gmail.com

Benjamin Giesers
Georg-August-Universität Göttingen
Göttigen, Germany
Email: giesers@astro.physik.uni-goettingen.de

Stefan Dreizler
Georg-August-Universität Göttingen
Göttigen, Germany
Email: dreizler@astro.physik.uni-goettingen.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Стільниковий: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Переклад прес-релізу ESO eso1802.

Про реліз

Реліз №:eso1802uk
Назва:NGC 3201
Тип:Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Milky Way : Star : Grouping : Cluster : Globular
Facility:Very Large Telescope
Instruments:MUSE
Science data:2018MNRAS.475L..15G

Зображення

Artist’s impression of the black hole binary system in NGC 3201
Artist’s impression of the black hole binary system in NGC 3201
тільки на англійській
Hubble image of the globular star cluster NGC 3201 (annotated)
Hubble image of the globular star cluster NGC 3201 (annotated)
тільки на англійській
Wide-field image of the sky around the globular star cluster NGC 3201
Wide-field image of the sky around the globular star cluster NGC 3201
тільки на англійській
The globular cluster NGC 3201
The globular cluster NGC 3201
тільки на англійській
Hubble image of the globular star cluster NGC 3201 (unannotated)
Hubble image of the globular star cluster NGC 3201 (unannotated)
тільки на англійській
The globular cluster NGC 3201 in the constellation of Vela (The Sails)
The globular cluster NGC 3201 in the constellation of Vela (The Sails)
тільки на англійській

Відео

ESOcast 146 Light: Odd Behaviour of Star Reveals Black Hole in Giant Star Cluster (4K UHD)
ESOcast 146 Light: Odd Behaviour of Star Reveals Black Hole in Giant Star Cluster (4K UHD)
тільки на англійській
Zooming in on the globular star cluster NGC 3201
Zooming in on the globular star cluster NGC 3201
тільки на англійській
Artist’s impression video of the black hole binary system in NGC 3201
Artist’s impression video of the black hole binary system in NGC 3201
тільки на англійській
Artist’s impression video of the black hole binary system in NGC 3201
Artist’s impression video of the black hole binary system in NGC 3201
тільки на англійській
Artist’s impression video of the black hole binary system in NGC 3201
Artist’s impression video of the black hole binary system in NGC 3201
тільки на англійській

Також дивіться наші