Чорна діра середньої маси: відмінності між версіями

'''Чорна діра середньої маси''' ({{lang-en|intermediate-mass black hole}}, IMBH) — це гіпотетичний клас [[Чорна діра|чорних дір]] з масою в діапазоні від 100 до мільйона  [[Маса Сонця|сонячних мас]] — більше, ніж у  [[Чорна діра зоряної маси|чорних дір зоряної маси]], але менше [[Надмасивна чорна діра|надмасивних чорних дір]].

Найпотужніше свідчення існування IMBH походить з небагатьох [[Активні ядра галактик|активних ядер галактик]]  низької світності.<ref name="DEGN">{{Cite book|url=http://openlibrary.org/works/OL16802359W/Dynamics_and_Evolution_of_Galactic_Nuclei|title=Dynamics and Evolution of Galactic Nuclei|last=Merritt|first=David|date=2013|publisher=Princeton University Press|location=Princeton, NJ|isbn=9781400846122|author-link=David Merritt}}</ref> З огляду на їх активність, ці [[Галактика|галактики]] майже напевно містять [[Акреція (космос)|аккретуючі]]  чорні діри і в деяких випадках масу чорної діри можна оцінити, використовуючи метод мапування реверберації  (reverberation mapping). Наприклад, у [[Спіральна галактика|спіральній галактиці]] [[NGC 4395]], розташованій на відстані бл. 4&nbsp;млн парсек, ймовірно міститься  чорна діра з масою близько 3,6×10⁵ мас сонця.<ref>{{Cite document|last=Peterson|first=Bradley|display-authors=etal|title=Multiwavelength Monitoring of the Dwarf Seyfert 1 Galaxy NGC 4395. I. A Reverberation-based Measurement of the Black Hole Mass|journal=The Astrophysical Journal|date=2005|volume=632|pages=799–808|doi=10.1086/444494|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2005ApJ...632..799P|arxiv=astro-ph/0506665|bibcode=2005ApJ...632..799P}}</ref>

Деякі [[надяскраві джерела рентгенівського випромінення]] (ULX) в найближчих галактиках імовірно містять IMBH з масами від сотень до тисяч [[Маса Сонця|сонячних мас]].<ref>{{Cite document|last1=Maccarone|first1=T.J.|last2=Kundu|title=A black hole in a globular cluster|journal=[[Nature (journal)|Nature]]|date=2007|volume=445|doi=10.1038/nature05434|pages=183–185|pmid=17203062|first2=A|last3=Zepf|first3=SE|last4=Rhode|first4=KL|issue=7124|postscript=<!--None-->|arxiv=astro-ph/0701310|bibcode=2007Natur.445..183M}}</ref> ULX спостерігаються в регіонах  [[Формування зір|зореутворення]]  (наприклад, в галактиці зі спалахом зореутворення  [[Галактика Сигара|М82]]<ref name="Patrunoetal2006">{{Cite document|author1=Patruno, A.|author2=Portegies Zwart, S.|author3=Dewi, J.|author4=Hopman, C.|title=The ultraluminous X-ray source in M82: an intermediate-mass black hole with a giant companion|journal=[[Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters]]|date=2006|volume=370|issue=1|pages=L6–L9|bibcode=2006MNRAS.370L...6P|doi=10.1111/j.1745-3933.2006.00176.x|arxiv=astro-ph/0506275}}</ref>) і мабуть пов'язані з молодими зоряними скупченнями, які спостерігаються в цих регіонах. Однак тільки динамічне вимірювання мас з аналізу оптичного спектру зорі-компаньйона може підтвердити присутність IMBH як компактного акретора ULX.

Кілька кулястих скупчень  вважаються такими, що містять IMBH, на основі вимірювань швидкостей зірок поблизу їх центрів; на фото показаний один кандидатів. Проте жодна із заяв про виявлення не витримала критики<ref name="DEGN" />. Наприклад, дані про M31 G1, об'єкт, показаного на фото, можна однаково добре пояснити без масивного центрального об'єкта.<ref>{{Cite document|last=Baumgardt|first=H.|display-authors=etal|title=A Dynamical Model for the Globular Cluster G1|journal=The Astrophysical Journal|date=2003|volume=589|pages=L25-L28|doi=10.1086/375802|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2003ApJ...589L..25B|arxiv=astro-ph/0301469|bibcode=2003ApJ...589L..25B}}</ref>

Додаткові докази існування IMBH можуть бути отримані з спостереження [[Гравітаційна хвиля|гравітаційного випромінювання]]  подвійної зорі, яка  складається з IMBH і [[Компактна зоря|компактного залишку]]  або іншої IMBH.<ref>{{Cite document|title=Gravitational waves from remnants of ultraluminous X-ray sources|first=Clovis|last=Hopman|author2=Simon Portegies Zwart|journal=Mon.Not.Roy.Astron.Soc.Lett.|volume=363|date=2005|issue=1|pages=L56–L60|doi=10.1111/j.1745-3933.2005.00083.x|arxiv=astro-ph/0506181|bibcode=2005MNRAS.363L..56H}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://www.sr.bham.ac.uk/gwgroup/science.php#150305953|title=Measuring Intermediate-Mass Black-Hole Binaries with Advanced Gravitational Wave Detectors|website=Gravitational Wave Group|publisher=University of Birmingham|accessdate=28 November 2015}}</ref>

Нарешті, [[відношенняспіввідношення M–сигма]], крім чорних дір зоряних мас та надмасивних чорних дір, передбачає існування чорних дір з масами від 10⁴ до 10⁶ мас Сонця у галактиках низької світності.

У листопаді 2004 року група астрономів[[астроном]]ів повідомила про виявлення GCIRS 13E, першої чорної діри середньої маси в нашій [[Чумацький Шлях|Галактиці]], яка обертається у трьох [[світловий рік|світлових роках]] від [[Стрілець A*|Стрільця A*]].<ref>[http://www.solstation.com/x-objects/s2.htm S2 and Central Black Hole]</ref> Середня чорна діра в 1300 сонячних мас знаходиться у скупченні із семи зірок, що можливо входить до масивного зоряного скупчення, більшість зір якого були захоплені [[Галактичний центр|Галактичним центром]]. Це спостереження може надати підтримку ідеї про те, що надмасивні чорні діри зростають, поглинаючи довколишні менші чорні діри і зорі. Проте в [[2005]] році німецька дослідницька група стверджувала, що наявність IMBH біля галактичного центру є сумнівною, засновуючись на дослідженні динаміки зоряного скупчення, щодо якого було висловлено ідею про існування IMBH.<ref>{{Cite document|title=A Black Hole in the Galactic Center Complex IRS 13E?|first=R.|last=Schoedel|author2=A. Eckart|author3=C. Iserlohe|author4=R. Genzel|author5=T. Ott|journal=Astrophys. J.|volume=625|date=2005|issue=2|pages=L111–L114|doi=10.1086/431307|arxiv=astro-ph/0504474|bibcode=2005ApJ...625L.111S}}</ref> IMBH біля галактичного центру також може бути виявлено через її вплив на зорі, що обертаються навколо надмасивної чорної діри.<ref>{{Cite document|title=Perturbations of Intermediate-mass Black Holes on Stellar Orbits in the Galactic Center|first=A.|last=Gualandris|first2=D.|last2=Merritt|author2-link=David Merritt|journal=Astrophys. J.|volume=705|issue=1|date=2009|pages=361–371|doi=10.1088/0004-637X/705/1/361|bibcode=2009ApJ...705..361G|arxiv=0905.4514}}</ref>

У січні [[2006]] року група вчених під керівництвом Філіпа Кааре з [[Університет Айови|Університету Айови]] оголосила про відкриття квазіперіодичних коливань від кандидата у чорні діри середньої маси, виявленому з використанням інструменту НАСА «Rossi X-ray Timing Explorer». Довкола кандидата, M82 X-1, обертається зоря-[[Червоні гіганти|червоний гігант]], яка скидає свою атмосферу в чорну діру.<ref>[http://www.scienceblog.com/cms/dying_star_reveals_more_evidence_for_new_kind_of_black_hole_9685 Dying Star Reveals More Evidence for New Kind of Black Hole | Science Blog]</ref> Ні існування коливань, ні їх інтерпретація як орбітальний період системи повністю не приймаються рештою наукового співтовариства. Хоча така інтерпретація цілком прийнятна, стверджувана періодичність заснована всього на близько 4 циклах, а це означає, що вона цілком можливо може бути випадковою варіацією. А якщо періодичність реальна, то вона може бути або орбітальний період, як припустила зазначена група вчених, або над-орбітальний період в аккреційному диску, який спостерігається в багатьох інших системах.

У [[2009]] році група астрономів під керівництвом Шона Фарелла виявила  [[HLX-1]], кандидат у чорні діри середньої маси, з невеликим зоряним скупченням навколо неї, у галактиці [[ESO 243-49]]. Це свідчить про те, що можливо ESO 243-49 в минулому  [[Взаємодіючі галактики|зіткнулась]]  з галактикою HLX-1 і поглинула більшість речовини меншої галактики.<ref>{{Cite web|url=http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2101537/NASA-Hubble-Space-Telescope-captures-remains-galaxy-intermediate-mass-black-hole.html|title=Star wars: Hubble captures remains of shredded galaxy around rare new kind of black hole|last=Waugh|first=Rob|date=2012-02-15|publisher=[[Daily Mail]]}}</ref>

Команда радіотелескопу CSIRO в Австралії оголосила [[9 липня]] [[2012]] року те, що вона виявила першу чорну діру середньої маси.<ref name="nease-2012">{{Cite news|url=http://www.thebunsenburner.com/news/astronomers-spot-the-very-first-intermediate-mass-black-hole/|title=Astronomers spot the very first intermediate-mass black hole|date=9 July 2012|agency=Phillips Cronkite Media Group|work=The Bunsen Burner|accessdate=9 July 2012|author=Nease, Eric}}</ref>

У 2015 році команда університету Кейо в Японії виявили газову хмару (CO-0.40-0.22) з дуже широким розподілом швидкостей.<ref>{{Cite document|last1=Oka|first1=Tomoharu|last2=Mizuno|first2=Reiko|last3=Miura|first3=Kodai|last4=Takekawa|first4=Shunya|title=Signature of an Intermediate-Mass Black Hole in the Central Molecular Zone of Our Galaxy|journal=Astrophysical Journal|date=December 28, 2015|volume=816|issue=1|page=L7|doi=10.3847/2041-8205/816/1/L7|arxiv=1512.04661|bibcode=2016ApJ...816L...7O}}</ref> Вони виконали моделювання і прийшли до висновку, що модель з чорною дірою масою бл. 100 000 сонячних мас  найкращим чином підходить для розподілу швидкостей.<ref>{{Cite web|url=http://www.nao.ac.jp/en/news/science/2016/20160115-nro.html|title=Signs of Second Largest Black Hole in the Milky Way - Possible Missing Link in Black Hole Evolution|date=January 15, 2016|publisher=National Astronomical Observatory of Japan}}</ref>

Чорні діри середніх мас занадто масивні, щоб утворитись у результаті  [[Гравітаційний колапс|розпаду]] єдиної зорі, як вважається формуються  чорні діри зоряних мас. А їх оточення не містить  екстремальних умов, наприклад, високої щільності і швидкостей, спостережуваних в центрах галактик&nbsp;— що ймовірно веде до утворення надмасивних чорних дір.

* Другий&nbsp;— побіжне  [[Зіткнення зір|зіткнення масивних зірок]]  у щільних [[Зоряне скупчення|зоряних скупченнях]]  і колапс результату зіткнення у IMBH.

* За третім сценарієм чорні діри середніх мас вважаються реліктовими, [[первинна чорна діра|первинними чорними дірами]], які  утворилися в результаті [[Великий вибух|результаті Великого Вибуху]].