Исследование истории черной дыры Стрелец A* через «астрономическую археологию»
Гравитационные волны, возникающие при слиянии черных дыр, дали астрономам возможность изучать эти катастрофические события в далеких галактиках. Однако, чтобы раскрыть историю слияний в нашей собственной галактике, ученым приходится проявлять изобретательность. Как детективы, восстанавливающие картину преступления по косвенным уликам, астрономы ищут следы прошлых катаклизмов в звездном населении Млечного Пути.
В центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра Стрелец A* (Sgr A*), масса которой составляет около 4 миллионов солнечных. Считается, что она достигла таких размеров, поглощая другие черные дыры и звезды за миллиарды лет. Но как именно происходили эти слияния? Ответ может скрываться в звездах, выброшенных из галактического центра с огромными скоростями.
Охота за звездами-беглецами
Астрономам уже известны так называемые «сверхскоростные звезды», разогнанные гравитационным взаимодействием с Sgr A* до тысяч километров в секунду. Однако в новом исследовании ученые из Лейденского университета искали более медленные «выбросы» — звезды, которые могли быть вытолкнуты не только при близких пролетах к черной дыре, но и во время ее прошлых слияний с другими массивными объектами, такими как черные дыры промежуточной массы (IMBH).
Для этого команда использовала данные спектроскопического обзора DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) и астрометрического спутника Gaia. Ключевым критерием отбора стала высокая металличность звезд (показатель содержания элементов тяжелее водорода и гелия), так как звезды вблизи галактического центра обычно богаты металлами. Кроме того, ученые анализировали их угловой момент, чтобы отличить выброшенные звезды от других популяций гало, таких как остатки карликовых галактик, поглощенных Млечным Путем.
Неожиданный «ноль» и его значение
Несмотря на тщательный поиск, исследователи не обнаружили значительного количества звезд, которые можно было бы однозначно связать с выбросами из галактического центра. Однако это «необнаружение» само по себе является важным результатом. Оно позволяет установить верхний предел на частоту выбросов звезд за последние 5 миллиардов лет — не более 2,8 × 10⁻³ событий в год.
Это значение согласуется с теоретическими предсказаниями для механизма Хиллса (разрушения двойных звезд при взаимодействии с Sgr A*), но не поддерживает сценарии частых слияний черных дыр в недавнем прошлом. Таким образом, исследование накладывает важные ограничения на историю роста нашей сверхмассивной черной дыры, указывая на то, что масштабные слияния с ней, если и происходили, то в более ранние эпохи.
Хотя текущие данные не выявили звезд, выброшенных в результате древних слияний черных дыр, методика, разработанная в этом исследовании, открывает новые возможности для изучения динамической истории Млечного Пути. Будущие обзоры, такие как полный релиз DESI или миссия телескопа Euclid, могут повысить чувствительность поиска и, возможно, обнаружить редкие «улики» прошлых галактических катаклизмов.
Таким образом, даже отсутствие сигнала становится важной подсказкой в сложной головоломке эволюции нашей галактики. Астрономы продолжают собирать воедино историю Млечного Пути, и каждая новая деталь — будь то обнаружение или его отсутствие — приближает нас к пониманию того, как формировался и развивался наш космический дом.