Команда австралійських вчених вирішила нанести на мапу Чумацького Шляху розподіл нейтронних зірок та чорних дір — решток загиблих у нашій галактиці зірок. Так вони виявили, що зоряне «кладовище» майже втричі більше за видиму структуру галактики, а до 30 відсотків зоряних рештків могло взагалі викинути за межі Чумацького Шляху. Змодельований розподіл чорних дір та нейтронних зірок допоможе виявляти ці об'єкти навіть попри те, що вони складають всього близько відсотка загальної маси нашої галактики, пишуть вчені у Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Знімок з Міжнародної космічної станції. NASA / Kjell Lindgren
Хіба ми не знаємо, де ховаються чорні діри у власній галактиці?
Дослідження нейтронних зірок та чорних дір відіграють важливу роль зокрема у розумінні фіналу еволюції масивних зірок та механізму колапсу їхнього ядра. Нейтронні зорі та чорні діри утворюються, коли масивні зірки масами понад як 8 і 25 Сонць переживають колапс. Втім, досі точно невідомо, як ці об'єкти розподілені принаймні у нашій власній галактиці, Чумацькому Шляху. Адже спостереження за нейтронними зірками зазвичай обмежується вибіркою з яскравих у радіодіапазоні пульсарів чи рентгенівських систем у випадку якщо у нейтронної зірки є компаньйон, з якого вона витягує масу.
Власне, до появи гравітаційно-хвильових інтерферометрів і чорні діри можна було помічати здебільшого за тим, як вони витягують речовину із, наприклад, зірки поруч. При цьому, з огляду на наші знання про еволюцію світил, самих лише чорних дір у Чумацькому Шляху має бути не менше сотень мільйонів, а підтвердили існування лише 20. Тож у своїй роботі астрофізики з Австралії вирішили розрахувати, як і де у нашій галактиці можуть бути розподілені рештки зірок на завершенні їхньої еволюції, враховуючи не лише еволюційні моделі, а і динамічні події спалахів наднових, якими народження чорних дір і нейтронних зірок зазвичай супроводжується.
Це мапа «кладовища» зірок?
У підсумку астрофізики отримали те, що вони назвали «потойбіччям Чумацького Шляху» (The Galactic underworld) — втричі більшу за видиму Галактику структуру, яка простягається на 1 260 парсек у висоту. Це пов'язано і з тим, що сам Чумацький Шлях продовжує еволюціонувати та змінюється, а також з тим, що самі чорні діри та нейтронні зірки отримують поштовх у спалаху наднової.
Порівняння видимої Галактики зі змодельованим розподілом загиблих зорь — нейтронними зірками та чорними дірами. University of Sydney
Причому вчені також підрахували, що кінетичної енергії поштовху буде достатньо, щоб принаймні 30 відсотків чорних дір і нейтронних зірок могли навіть покинути Чумацький Шлях, забравши з собою 0,4 відсотка зоряної маси галактики. Втім, однаково доля чорних дір має рости ближче до центру Чумацького Шляху через менші ударні швидкості, а саме «потойбіччя» займає не більше відсотка всієї маси галактики. Змодельований розподіл цих об'єктів показує, що найближча до нас нейтронна зірка і чорна діра мають знаходитися на відстані 19 і 21 парсека відповідно.
Як «потойбіччя» шукали?
У своїй роботі вчені скористалися моделлю еволюційного синтезу популяції (evolutionary population synthesis), яку зазвичай використовують для моделювання спектрофотометричних властивостей зоряного населення на основі того, що відомо про еволюцію світил. Однак внеском дослідників є врахування динамічних змін, які спіткають зірки під час перетворення на нейтронні зорі чи чорні діри: їх зрушує з місця асиметрична вибухова хвиля, а також різка втрата маси, що може порушити орбіту. Поштовх може надати швидкості від сотень до тисяч кілометрів на секунду, що безумовно вплине на просторовий розподіл таких об'єктів.
Порівняння видимої Галактики зі змодельованим розподілом загиблих зорь — нейтронними зірками та чорними дірами. University of Sydney
Це, зокрема, і змушує «кладовище» бути більш розсіяним, ніж видима частина Галактики. Робота дослідників допомагає пояснити розподіл швидкостей між молодими і старими пульсарами, а також може допомогти у пошуках чорних дір попри те, що зіставити побудовану мапу із даними спостережень доволі складно через обмеження вибірки. Також поки у модель дослідників не потрапили подвійні системи, які мають особливості еволюції.
Що можна знайти в Чумацькому Шляху
🗺️Детальну мапу нашої галактики у рентгенівському діапазоні допомогла створити «Чандра». А у радіовипромінюванні — радіотелескоп MeerKAT
🌌Також у Чумацькому Шляху вдалося виявити рештки іншої галактики. Імовірно, вона злилася з нашою ще на перших етапи утворення
🕳️І як же без чорних дір. Телескоп горизонту подій отримав знімок тіні чорної діри з центру нашої галактики. А сонцеподібна зірка викрила кандидата у найближчу до Землі чорну діру на відстані 1,5 тисячі світлових років від нас