|
Черные дыры, у которых есть звездный спутник
|
|
|
|
Активные черные дыры легко обнаружить. Их перегретые аккреционные диски излучают яркие рентгеновские лучи, а струи, исходящие от их полюсов, легко видны в видимом и радиодиапазоне. Но большинство черных дыр звездной массы неактивны. Они либо дрейфуют по галактике в одиночку, либо вращаются вокруг звезды-компаньона, не поглощая ее вещество. Мы не можем наблюдать неактивные черные дыры напрямую. Мы можем наблюдать только их воздействие на близлежащие объекты. В настоящее время мы знаем о трех таких черных дырах благодаря космическому аппарату Gaia.
|
|
|
|
Основная задача Gaia - составить карту положения и движения более миллиарда звезд в нашей области Млечного Пути. Для достижения этой цели измерения ее движения должны быть достаточно точными, чтобы обнаружить небольшие колебания в движении звезды.
|
|
|
|
Обычно это означает, что у звезды есть планета, и гравитационное притяжение планеты заставляет звезду колебаться. Но, по крайней мере, в трех случаях гравитационное притяжение настолько велико, что спутник должен обладать звездной массой. Если бы это была звезда, Гея увидела бы ее. Поскольку Гея не видит, спутник должен быть черной дырой.
|
|
|
|
У каждой из обнаруженных нами «тихих» черных дыр есть небольшой звездный компаньон. Это означает, что в прошлом они были асимметричными двойными системами, в которых одна звезда была намного крупнее другой. Остатки более крупных звезд превратились в черные дыры, сформировав системы, которые мы наблюдаем сегодня.
|
|
|
|
|
|
|
В одной из этих систем, Gaia BH3, двойная система находится на довольно большом расстоянии друг от друга, как и следовало ожидать. Но в двух других системах, BH1 и BH2, двойные системы расположены гораздо ближе друг к другу. Это заставляет задуматься о том, как они сформировались. Когда крупная звезда умирает, она сильно расширяется.
|
|
|
|
Звезда-компаньон, обращающаяся по близкой орбите, может быть поглощена умирающей звездой, и тогда они сольются, прежде чем система превратится в единую черную дыру. Учитывая орбиты звезд-компаньонов в системах BH1 и BH2, как они уцелели? Одна из гипотез связана с процессом, известным как перетекание из полости Роша.
|
|
|
|
Полость Роша для конкретной звезды — это область пространства, в которой преобладает ее собственная гравитация. За пределами этой области влияние звезды-компаньона сильнее. Это означает, что, когда внешние слои расширяющейся звезды выходят за пределы полости Роша, приливные силы позволяют звезде-компаньону захватить их.
|
|
|
|
Если исходный материал, который выходит за пределы «лопасти», достаточно разрежен, меньшая звезда может захватить его, и тогда две звезды не сольются в результате гравитационного коллапса. В таком случае меньший компаньон может сохранять стабильную орбиту достаточно долго, чтобы больший компаньон не превратился в черную дыру.
|
|
|
|
Поскольку мы наблюдали всего три такие системы, у нас недостаточно данных, чтобы подтвердить модель перетекания вещества из «лопасти» в «лопасть». Но это предварительное исследование показывает, что процесс превращения асимметричных двойных систем в двойные системы с черными дырами сложнее, чем мы предполагали.
|
|
|
|
Источник
|
