Астрономы попытались выяснить, переживала ли сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути акты слияния в прошлом. Для этого они решили проверить, есть ли в галактическом гало звезды, которые могли быть выброшены из центральной области в результате таких событий.
Рост черных дыр и звезды
Недавно в Astronomy and Astrophysics было опубликовано исследование, посвященное изучению прошлого сверхмассивной черной дыры Стрелец А*. Считается, что этот объект, находящийся в центре Млечного Пути, рос в течение миллиардов лет, переживая слияния с другими крупными объектами.
Но если это действительно было так, то этот процесс должен был сопровождаться гравитационными возмущениями, которые должны были привести к выбрасыванию из области вокруг Стрельца А* тамошних звезд. Эти светила отличаются от остального населения Галактики высокой металличностью и сейчас должны находиться где-то в гало — сферической и наиболее разреженной подсистеме Млечного Пути.
Наблюдать такие звезды крайне сложно, ведь они смешиваются с множеством других объектов. Впрочем, несколько из них уже удалось обнаружить. В то же время, по подсчетам, их должно быть гораздо больше. Именно поэтому ученые решили проверить их наличие с помощью данных, собранных аппаратом DESI.
Исследования с помощью DESI
DESI — это спектроскопический прибор для исследования темной энергии, присоединенный к телескопу Мейолла в обсерватории Китт-Пик в США. DESI проводит масштабное спектроскопическое исследование, целью которого является понимание истории расширения Вселенной и роли физики темной энергии в этом процессе. Новое исследование сочетает данные DESI с данными Gaia для исследования звездных популяций в гало, особенно звезд, которые были выброшены из центра Галактики.
Астрономам известно о многочисленных гиперскоростных звездах, которые были выброшены из центра Галактики в результате взаимодействия с объектом Sgr A. Они движутся со скоростью от сотен до тысяч километров в секунду. Однако на этот раз исследователи стремились найти другие звезды — те, которые были выброшены из центра Млечного Пути, но с более низкими скоростями. Их происхождение могут объяснить акты слияния черных дыр, а обнаружение таких объектов в звездном гало дало бы важные подсказки об истории слияний, связанных с Sgr A.
Нелегко обнаружить эти звезды в гало. Звездное гало является видимой частью галактического гало и представляет собой сложную область, состоящую из подструктур, таких как остатки меньших галактик, которые были поглощены. Различные звездные популяции с разным происхождением имеют разную металличность. Некоторые из них также имеют разную кинематику. Поэтому, хотя звездный гало и содержит подсказки об истории Млечного Пути, эти свидетельства остаются размытыми. Исследователи искали звезды, выброшенные из центра Галактики, фильтруя их по скорости и металличности.
Поиск звезд, которые были «выплюнуты»
Первым шагом исследователей было моделирование популяции выброшенных звезд GC. Это дало им возможность распознать эти звезды в данных DESI и Gaia. Затем им нужно было идентифицировать эту популяцию светил, понимая при этом, что другие популяции, не связанные с выбросами GC, также занимают часть того же пространства параметров. Это звездные остатки карликовой галактики Gaia-Sausage / Enceladus и Splash.
Команда не обнаружила в гало ни одной звезды, которая бы происходила от прошлых слияний SMBH с объектом Sgr A. Хотя во многих научных исследованиях отсутствие обнаружения воспринимается как неудача, в этом случае это не так. Исследование имеет целью ограничить популяцию этих звезд, и нулевой результат является сильным ограничением.
«Наш анализ дает результат отсутствия обнаружения, который мы используем для ограничения скорости выброса GC в течение временного промежутка ∼ 5 Гр, — пишут авторы. — В частности, мы делаем вывод, что средняя скорость выброса в течение последних ∼ 5 Гр не может превышать ∼ 2,8 × 10-3 yr-1». Но эта скорость соответствует тому, что ожидается от светил, разрушенных только механизмом Хиллса.
«Наши результаты могут быть использованы для ограничения механизмов выброса; особенно интересным применением является ограничение истории слияния звезды Sgr A, — заключают авторы. — Мы ожидаем, что наше необнаружение популяции связанных выбросов ограничивает историю слияния звезды Sgr A во временном масштабе в миллиарды лет, о чем мы знаем очень мало» .
По материалам phys.org
