Астрономи спробували з’ясувати, чи переживала надмасивна чорна діра в центрі Чумацького Шляху акти злиття в минулому. Для цього вони вирішили перевірити, чи є в галактичному гало зорі, які могли бути викинуті з центральної області внаслідок таких подій.
Ріст чорих дір та зорі
Нещодавно у Astronomy and Astrophysics було опубліковане дослідження, присвячене вивченню минулого надмасивної чорної діри Стрілець А*. Вважається, що цейй об’єкт, що розташований у центрі Чумацького Шляху, ріс протягом мільярдів років, переживаючи злиття з іншими великими об’єктами.
Але якщо це справді було так, то цей процес мав супроводжуватися гравітаційними збуреннями, які мали призвести до викидання з області навколо Стрільця А* тамтешніх зір. Ці світила відрізняються від решти населення Галактики високою металічністю і зараз мають перебувати десь у гало — сферичній і найбільш розрідженій підсистемі Чумацького Шляху.
Спостерігати такі зорі вкрай складно, адже вони змішуються з безліччю інших об’єктів. Утім, кілька з них уже вдалося виявити. Водночас, за підрахунками, їх має бути набагато більше. Саме тому науковці вирішили перевірити їхню присутність за допомогою даних, зібраних апаратом DESI.
Дослідження за допомогою DESI
DESI — це спектроскопічний прилад для дослідження темної енергії, приєднаний до телескопа Мейолла в обсерваторії Кітт-Пік у США. DESI проводить масштабне спектроскопічне дослідження, метою якого є розуміння історії розширення Всесвіту та ролі фізики темної енергії в цьому процесі. Нове дослідження поєднує дані DESI з даними Gaia для дослідження зоряних популяцій у гало, особливо світил, які були викинуті з центру Галактики.
Астрономам відомо про численні гіпершвидкісні зорі, які були викинуті з центру Галактики внаслідок взаємодії з об’єктом Sgr A. Вони рухаються зі швидкістю від сотень до тисяч кілометрів на секунду. Однак цього разу дослідники прагнули знайти інші зорі — ті, що були викинуті з центра Чумацького Шляху, але з нижчими швидкостями. Їхнє походження можуть пояснити акти злиття чорних дір, а виявлення таких об’єктів у зоряному гало дало б важливі підказки щодо історії злиттів, пов’язаних із Sgr A.
Нелегко виявити ці зорі в гало. Зоряне гало є видимою частиною галактичного гало і являє собою складну область, що складається з підструктур, таких як залишки менших галактик, які були поглинені. Різні зоряні популяції мають різне походження — а отже, і різну металічність. Деякі з них також відрізняються кінематичними характеристиками. Тож хоча зоряне гало й містить підказки щодо історії Чумацького Шляху, ці свідчення залишаються розмитими. Дослідники шукали зорі, викинуті з центра Галактики, фільтруючи їх за швидкістю та металічністю.
Пошук зір, що були «виплюнуті»
Першим кроком дослідників було моделювання популяції викинутих зір GC. Це дало їм можливість розпізнати ці зорі в даних DESI та Gaia. Потім їм потрібно було ідентифікувати цю популяцію світил, розуміючи при цьому, що інші популяції, не пов’язані з викидами GC, також займають частину того самого простору параметрів. Це зоряні залишки карликової галактики Gaia-Sausage / Enceladus та Splash.
Команда не виявила в гало жодної зорі, яка б походила від минулих злиттів SMBH з об’єктом Sgr A. Хоча в багатьох наукових дослідженнях відсутність виявлення сприймається як невдача, в цьому випадку це не так. Дослідження має на меті обмежити популяцію цих зір, і нульовий результат є сильним обмеженням.
«Наш аналіз дає результат відсутності виявлення, який ми використовуємо для обмеження швидкості викиду GC протягом часового проміжку ∼ 5 Гр, — пишуть автори. — Зокрема, ми робимо висновок, що середня швидкість викиду протягом останніх ∼ 5 Гр не може перевищувати ∼ 2,8 × 10−3 yr−1». Але ця швидкість відповідає тому, що очікується від світил, зруйнованих лише механізмом Гіллса.
«Наші результати можуть бути використані для обмеження механізмів викиду; особливо цікавим застосуванням є обмеження історії злиття зорі Sgr A, — підсумовують автори. — Ми очікуємо, що наше невиявлення популяції зв’язаних викидів обмежує історію злиття зорі Sgr A в часовому масштабі в мільярди років, про що ми знаємо дуже мало».
За матеріалами phys.org
