У черной дыры в центре Млечного Пути нашли объекты нового типа

Астрономы обнаружили три новых тела на близких орбитах к черной дыре в центре Млечного Пути в дополнение к трем известным ранее. Объекты обладают различными орбитами, но схожим происхождением, что позволяет выделить их в новых класс, который может быть уникальным для непосредственного окружения сверхмассивных черных дыр, пишут авторы в журнале Nature.

Сегодня считается, в центре каждой крупной галактики находится сверхмассивная черная дыра. В центре Млечного Пути наблюдается объект Стрелец A*, который по многим косвенным свидетельствам является черной дырой. В частности, на орбите вокруг него наблюдается ряд звезд, параметры движения которых позволяют оценить массу центрального тела: она равно примерно четырем миллионам солнечных.

Также в непосредственной близи от Стрельца A*, на расстоянии не более 0,1 парсека, наблюдается несколько объектов неясной природы, которые получили называния G1 и G2. Изначально они считались газопылевыми облаками, так как обладают соответствующими линиями излучения, однако прохождение периботроса (ближайшей к черной дыре точки орбиты) телом G2 не привело к его приливному разрушению, как должно было быть в случае облака. В результате возникли идеи, что это может быть пара взаимодействующих звезд, окруженная плотной оболочкой.

Астрономы из США и Франции под руководством Анны Чурло (Anna Ciurlo) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружили около Стрельца A* три новых объекта, подобных G1 и G2, а также доказали схожесть с ними еще одного, открытого ранее. От всех четырех источников удалось зафиксировать излучение водорода в третьей линии серии Брэккета Brγ и в линии двукратно ионизованного железа [Fe III]. Также авторы нашли ограниченные свидетельства существования еще ряда подобных объектов, но их недостаточно для однозначной идентификации. 

Авторы определили скорости и орбиты новых объектов — все они оказались спутниками Стрельца A*, но параметры их траекторий демонстрируют высокое разнообразие. В частности, эксцентриситеты орбит трех оказались умеренными (от 0,15 до 0,3), в то время как четвертое тело движется по очень вытянутой орбите с e ≈ 0,9; орбитальные периоды находятся в диапазоне от 170 до 1600 лет; орбиты всех тел лежат в разных плоскостях, которые не совпадают с плоскостью орбиты G1 и G2 или известных звезд-спутников черной дыры.

Орбиты всех шести объектов нового класса. На врезе — расстояния между новыми объектами и центральной черной дырой в плоскости неба, размеры соответствуют инструментальной функции рассеяния точки, реальные размеры неизвестны.

Астрономы называют именно излучение в линии Brγ и компактность источника на этой длине волны (угловой размер не более 0,05 секунд) отличительными свойствами объектов нового класса. При таких параметрах это свечение не связано с массой предполагаемого компактного объекта в центре данных тел и, следовательно, не зависит от природы всего тела. Помимо этого, все шесть тел роднят слабое свечение в инфракрасной спектральной полосе K и быстрая переменность собственного движения и радиальных скоростей.

Ученые приходят к выводу, что гипотеза о природе этих тел как о сильно распухшем продукте слияния пары звезд пока что выглядит наиболее правдоподобно. Во-первых, эта идея соответствует динамике в задаче трех тел соответствующей конфигурации (черная дыра способствует слиянию двойных), во-вторых, это согласуется с наблюдаемым широким диапазоном параметров орбит объектов, и, в-третьих, это вписывается в рамки известной истории звездообразования в центре Млечного Пути.

Ранее астрономы восстановили историю звездообразования в центре Млечного Пути, определили время начала его формирования и нашли доказательства стимулирующего появление новых светил влияния центральной черной дыры.