В центре нашей Галактики обнаружен кандидат в чёрные дыры средних размеров

Астрономы из Университета Кэйо (Япония) под руководством профессора Томохару Ока обнаружили претендента на звание первой известной в нашей Галактике чёрной дыры среднего размера. Открытие сделано при деятельном участии 10-метрового телескопа ASTE и 45-метрового радиотелескопа NRO.

Более того, возможно, найдено сразу три кандидата. Они находятся примерно в 30 000 световых лет от Солнца, по направлению к Стрельцу и центру Млечного Пути.

Распределение молекулярного газа в центре нашей Галактики: чёрный крест отмечает Стрелец А*, где располагается сверхмассивная ЧД. Кроме облака вокруг неё, учёным удалось обнаружить ещё три облака, внутри которых могут находиться ЧД средних размеров.
Обнаруженные японскими исследователями в ядре Млечного Пути три облака тёплого (50 К) межзвёздного газа (L = +1,3˚, L = –0,4˚ и L = –1,2˚) обладают существенной плотностью — более 10 000 молекул водорода на кубический сантиметр. Обычно столь плотные и горячие по межзвёздным меркам облака образуются после взрыва сверхновой.

Вот только при моделировании получалось, что крупнейшее облако (L = +1,3˚) имеет такие параметры, что могло сформироваться лишь при взрыве 200 сверхновых. Но возраст облаков равен 60 тыс. лет — а значит, взрывы сверхновых происходили в среднем каждые 300 лет. Следовательно, в самом массивном из трёх облаков газа существует скрытое от непосредственного наблюдения огромное звёздное скопление, по массе равное примерно 100 тыс. Солнц. Сходные скопления меньших размеров, по всей видимости, есть и в остальных облаках.

Другой особенностью наблюдаемых объектов стало их определённое сходство с четвёртым — находящимся очень близко Стрельцом A*. Этот значительный по размерам радиоисточник, представляющий собой чёрную дыру с массой более 4 млн солнечных, окружён облаком горячего газа, вращающегося вокруг центральной чёрной дыры. Три вновь найденных облака не могут похвастаться такой массой, но тоже вращаются — правда, на значительно меньших скоростях; при этом они крупнее и демонстрируют расширение, вызванное недавними множественными взрывами сверхновых.

Сейчас учёные пытаются отыскать в находках отдельные сверхбыстро движущиеся газовые сгустки, поскольку только они могут разрешить сомнения в том, есть ли в этих газовых облаках массивные чёрные дыры. В облаке L = –0,4˚ искомое уже обнаружено, причём оба газовых «комка» движутся значительно быстрее окружающих газовых масс.

Если наблюдения позволят подтвердить первоначальный вывод о вращении вокруг невидимой третьей точки в центре, можно заявлять о наличии в данном облаке чёрной дыры средней массы — первой ЧД такого рода в нашей Галактике.

Учитывая сильную схожесть двух других новооткрытых молекулярных облаков, скорее всего, и они также являются убежищами ЧД средних размеров и массы.


Звёздные скопления, находящиеся внутри трёх новооткрытых облаков, могут иметь в своём центре по чёрной дыре средних размеров. (Здесь и выше иллюстрации Keio University.)

Как отмечают исследователи, центр Галактики — самое благоприятное место для формирования крупных ЧД: на определённом этапе звёзды здесь сближаются до весьма небольших расстояний, и гравитационный коллапс одной из них образует ЧД в таком месте, где она может непрерывно поглощать газ и другие звёзды, быстро наращивая массу.

Если гипотеза о существовании в трёх газовых облаках ЧД среднего размера подтвердится, понадобятся соответствующие теоретические изыскания. Напомним, что почти все известные ЧД нашей Галактики либо невелики (порядка массы крупной звезды), либо сверхмассивны, как Стрелец А*. Отсутствие средних ЧД даже породило теории о разном механизме формирования больших и малых ЧД, которые теперь могут быть отброшены за ненужностью.

Не менее интересен вопрос о будущем гипотетически открытых ЧД. Они могут слиться либо друг с другом, предварительно поглотив огромную массу газа, либо даже со Стрельцом А*. В любом случае они обеспечат дальнейший разогрев газа в прилегающих районах, а возможно, даже рентгеновское свечение от своих аккреционных дисков, подобное тому, что относительно недавно имело место в ядре Млечного Пути.

Соответствующее исследование опубликовано в Astrophysical Journal Supplement Series.