Hypercompact tähtijärjestelmä - Hypercompact stellar system

Hypercompact tähtien järjestelmä ( HCSS ) on tiheä tähtijoukko ympärille massiivisen mustan aukon, joka on työnnetty ulos keskustasta sen isäntä galaksin . Tähdet, jotka ovat lähellä mustaa aukkoa poistumishetkellä, pysyvät sidottuina mustaan ​​aukkoon sen jälkeen, kun se poistuu galaksista muodostaen HCSS: n.

Termi "hyperkompakti" viittaa siihen, että HCSS: t ovat kooltaan pieniä verrattuna tavallisiin saman kirkkauden tähtijoukkoihin . Tämä johtuu siitä, että supermassiivisen mustan aukon painovoima pitää tähdet liikkeellä erittäin tiukoilla kiertoradilla klusterin keskustan ympärillä.

Valoisa röntgenlähde SDSS 1113 lähellä galaksia Markarian 177 olisi ensimmäinen ehdokas HCSS: lle. HCSS: n löytäminen vahvistaisi gravitaatioaaltojen palautumisen teorian ja osoittaisi, että supermassiivisia mustia aukkoja voi esiintyä galaksien ulkopuolella.

Ominaisuudet

Tähtitieteilijät uskovat, että supermassiiviset mustat aukot (SMBH) voidaan poistaa galaksien keskuksista painovoima -aallon palautumisen avulla. Tämä tapahtuu, kun kaksi binäärijärjestelmän SMBH: tä sulautuvat yhteen menetettyään energiaa painovoima -aaltojen muodossa . Koska painovoima -aallot eivät säteile isotrooppisesti , sulautuville mustille aukoille annetaan jonkin verran vauhtia , ja ne tuntevat palautumisen tai "potkun" sulautumisen hetkellä. Tietokonesimulaatiot viittaavat siihen, että potku voi olla niin suuri kuin , joka ylittää paeta nopeuden jopa massiivisimpien galaksien keskuksista.

Tähdet, jotka kiertävät SMBH: n ympärillä potkuhetkellä, vedetään SMBH: n mukana edellyttäen, että niiden kiertonopeus ylittää potkunopeuden V k . Tämä määrittää HCSS: n koon: sen säde on suunnilleen sen radan säde, jolla on sama nopeus SMBH: n ympäri kuin potkunopeus, tai

jossa M on SMBH: n massa ja G: n painovoima . Koko R on noin puolet parsekista (pc) (kaksi valovuotta ) 1000 km/s: n potkuille ja 100 miljoonan aurinkomassan SMBH-massalle . Suurimpien HCSS: ien koko olisi noin 20 kpl, suunnilleen sama kuin suuren pallomaisen klusterin , ja pienin olisi noin tuhannesosa parsekista, pienempi kuin mikään tunnettu tähtijoukko.

Tähtien määrä, jotka jäävät kiinni SMBH: hen potkun jälkeen, riippuu sekä V k : stä että siitä, kuinka tiheästi tähdet olivat ryhmiteltyinä SMBH: n ympärille ennen potkua. Useat väitteet viittaavat siihen, että tähtien kokonaismassa olisi noin 0,1% SMBH: n massasta tai vähemmän. Suurimmat HCSS: t kantaisivat ehkä muutamia miljoonia tähtiä, joten niiden kirkkaus olisi verrattavissa pallomaiseen klusteriin tai erittäin kompaktiin kääpiögalaksiin .

Sen lisäksi, että se on erittäin kompakti, tärkein ero HCSS: n ja tavallisen tähtijoukon välillä on paljon suurempi HCSS: n massa, koska sen keskellä on SMBH. SMBH itsessään on tumma ja havaitsematon, mutta sen painovoima saa tähdet liikkumaan paljon suuremmilla nopeuksilla kuin tavallisessa tähtijoukossa. Normaalien tähtijoukkojen sisäiset nopeudet ovat muutamia kilometrejä sekunnissa, kun taas HCSS: ssä olennaisesti kaikki tähdet liikkuvat nopeammin kuin V k , eli satoja tai tuhansia kilometrejä sekunnissa.

Jos potkunopeus on pienempi kuin galaksin pakenemisnopeus , SMBH putoaa takaisin kohti galaksin ydintä ja värähtelee monta kertaa galaksin läpi ennen kuin se lopulta pysähtyy. Tässä tapauksessa HCSS olisi olemassa erillisenä objektina vain suhteellisen lyhyen ajan, luokkaa satoja miljoonia vuosia, ennen kuin se katoaisi takaisin galaksin ytimeen. Tänä aikana HCSS: ää olisi vaikea havaita, koska se olisi galaksin päällä tai takana.

Myös silloin, kun HCSS poistuu sen emogalaksi, se pysyy sitoutuneena ryhmään tai klusteri , joka sisältää Galaxy, koska pakonopeuden päässä klusterin galaksit on paljon suurempi kuin yhdestä galaksi. Kun havaita, HCSS on siirtymässä hitaammin kuin V k , koska se on noussut ulos painovoiman potentiaali hyvin galaksin ja / tai klusteri.

HCSS: n tähdet olisivat samanlaisia ​​kuin galaktisissa ytimissä havaitut tähdet. Tämä tekisi HCSS: n tähdistä metallirikkaampia ja nuorempia kuin tyypillisen pallomaisen klusterin tähdet.

Hae

Koska musta aukko HCSS: n keskellä on olennaisesti näkymätön, HCSS näyttäisi hyvin samankaltaiselta kuin heikko tähtijoukko. Sen havaitsemiseksi, että havaittu tähtijoukko on HCSS, on mitattava tähtien kiertoradan nopeudet niiden Doppler -siirtojen avulla ja varmistettava, että ne liikkuvat paljon nopeammin kuin tavallisen tähtiryhmän tähdet odottavat. Tämä on haastava havainto, koska HCSS olisi suhteellisen heikko ja vaatisi useita tunteja valotusaikaa jopa 10 metrin luokan teleskoopilla.

Lupaavimmat paikat etsiä HCSS: itä ovat galaksijoukkoja kahdesta syystä: ensinnäkin suurin osa galaksiryhmän galakseista on elliptisiä galakseja, joiden uskotaan muodostuneen fuusioiden kautta . Galaksin fuusio on edellytys binäärisen SMBH: n muodostamiselle, mikä on potkun edellytys. Toiseksi, pakenemisnopeus galaksiryhmästä on riittävän suuri, jotta HCSS säilyisi, vaikka se pakenisi isäntägalaksistaan.

On arvioitu, että lähellä olevat Fornax- ja Neitsyt -galaksijoukot voivat sisältää satoja tai tuhansia HCSS -soluja. Näistä galaksijoukkoista on tutkittu kompakteja galakseja ja tähtijoukkoja. On mahdollista, että osa näissä tutkimuksissa kerätyistä kohteista oli HCSS -objekteja, jotka tunnistettiin väärin tavallisiksi tähtijoukkoiksi. Joillakin tutkimusten kompakteilla esineillä tiedetään olevan melko suuret sisäiset nopeudet, mutta yksikään niistä ei näytä riittävän massiiviselta voidakseen luokitella HCSS: ksi.

Toinen todennäköinen paikka löytää HCSS olisi lähellä hiljattain tapahtunutta galaksin sulautumista .

Aika ajoin HCSS: n keskellä oleva musta aukko häiritsee liian läheltä menevää tähteä ja tuottaa erittäin valovoimaisen soihdun. Galaksien keskuksissa on havaittu muutamia tällaisia ​​soihdutuksia , jotka johtuvat oletettavasti siitä, että tähti tulee liian lähelle galaksin ytimen SMBH: tä. On arvioitu, että palautuva SMBH häiritsee noin tusinaa tähteä aikana, joka kestää paeta galaksistaan. Koska soihdun käyttöikä on muutama kuukausi, mahdollisuudet nähdä tällainen tapahtuma ovat pienet, ellei tutkita suurta tilaa. HCSS: n tähti voi myös räjähtää tyypin I ( valkoinen kääpiö ) supernovana .

Merkitys

HCSS: n löytäminen olisi tärkeää useista syistä.

  • Se olisi todiste siitä, että supermassiivisia mustia aukkoja voi esiintyä galaksien ulkopuolella.
  • Se tarkistaisi tietokonesimulaatiot, jotka ennustavat tuhansien kilometrien sekunnin painovoima -aallon palautumisen.
  • HCSS: ien olemassaolo tarkoittaisi, että joidenkin galaksien keskipisteissä ei ole supermassiivisia mustia aukkoja. Tällä olisi tärkeitä seurauksia teorioille, jotka yhdistävät galaksien kasvun supermassiivisten mustien aukkojen kasvuun, ja empiirisille korrelaatioille SMBH -massan ja galaksin ominaisuuksien välillä.
  • Jos löydettäisiin monia HCSS: itä, olisi mahdollista rekonstruoida potkunopeuksien jakauma , joka sisältää tietoa galaksien fuusiohistoriasta , binaaristen mustien aukkojen massoista ja kierroksista jne.

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit