Šalia supermasyvios juodosios skylės mūsų galaktikos centre – intriguojantis darinys: kas tai?

Šaulio A*, kaip ji vadinama pagal žvaigždyną, kuriame matoma, yra 4,2 milijono kartų masyvesnė už Saulę. Ji yra arčiausia mums supermasyvi juodoji skylė, tad nenuostabu, kad per dešimtmečius jai skirta nemažai astronomų dėmesio.

Prieš daugiau nei du dešimtmečius pradėti reguliarūs Šaulio A* supančių žvaigždžių stebėjimai. Šiuo metu žinoma bent keli šimtai individualių žvaigždžių, kurios skrieja orbitomis aplink juodąją skylę. Viena artimiausių ir viena pirmų aptiktų yra S2 arba S0-2; jos orbitos periodas tesiekia 16 metų, taigi jau matėme apie pusantros pilnos orbitos.

Šios ir kitų žvaigždžių stebėjimų duomenys leido labai tiksliai apskaičiuoti Šaulio A* masę, o dabar grupė mokslininkų pasinaudojo tais pačiais duomenimis, kad įvertintų, ar juodoji skylė gali turėti mažesnę kompanionę.

Jei Šaulio A* suktųsi aplink bendrą masės centrą su mažesne tamsia kompanione, matytume S2 orbitos pokyčius. Kai kurie pokyčiai būtų realūs – pavyzdžiui, orbitos pericentro (artimiausio centrui taško) kryptis nuolat keistųsi. Kiti pokyčiai būtų tik regimieji – matuojame S2 padėtį Šaulio A* atžvilgiu, tačiau jei Šaulio A* nesutaptų su sistemos masės centru, atrodytų, kad S2 papildomai svyruoja.

Tyrimo autoriai įvertino šių pokyčių mastą priklausomai nuo tamsiosios kompanionės masės ir orbitos spindulio, pasitelkę tiek analitinius metodus, tiek detalius skaitmeninius modelius.

Jei kompanionės orbita yra platesnė už S2 – vidutiniškai nutolusi daugiau nei 1000 astronominių vienetų nuo Šaulio A* (astronominis vienetas, AU, 150 mln. km, yra vidutinis atstumas tarp Saulės ir Žemės), tuomet kompanionės masė negali viršyti 1000-100000 Saulės masių; kuo kompanionė toliau, tuo masyvesnė ji galėtų būti.

Jei orbita mažesnė už 1000 AU, maksimali galima masė yra apie 400 Saulės masių. Šie apribojimai visiškai nepanaikina galimybės Šaulio A* turėti tamsią kompanionę, tačiau jei tokia ir egzistuoja, jos masė nėra ypatingai didelė. Keletą šimtų Saulės masių pasiekti galima netgi pradedant nuo žvaigždinės masės juodųjų skylių ir joms jungiantis vienai su kita – tokie procesai galaktikų centruose turėtų būti dažnesni, nei kitur.

Tyrimo rezultatai arXiv.