Черные дыры: наблюдения Лекция 6: Одиночные черные дыры Сергей ПОПОВ (ГАИШ МГУ) Школа современной астрофизики-2007 Пущино

2 Ранние работы Викторий Шварцман «Ореолы вокруг черных дыр» АЖ (1971) Рассмотрена аккреция межзвездной среды на одиночные черные дыры разных масс (включая промежуточные массы). Динамика аккреции, роль турбулентности, роль магнитных полей, спектр излучения. Синхротронное илучение замагниченной плазмы, нагревающейся в ходе падения до колоссальной температуры К (под температурой понимается средняя энергия движения электрона поперек магнитного поля). (Развитие данного подхода см. в astro-ph/ )

3 Простые формулы Скорость турбулентных движений Критическая скорость, соответствующая образованию диска (Fujita et al. 1998)

4 Одиночные аккрецирующие ЧД (Fujita et al. astro-ph/ ) ADAF 10 масс Солнца В основном – ИК или рентген.

5 Галактическая популяция одиночных аккрецирующих черных дыр (astro-ph/ ) Распределение светимости определяется в первую очередь распределением межзвездной среды, а во вторую очередь – видом потенциала. Существенно, что максимум распределения МЗС и максимум распределения компактных объектов примерно совпадают.

6 Поиск в глубоких обзорах Agol, Kamionkowski (astro-ph/ ) показали, что спутники типа XMM, Chandra могут обнаружить несколько десятков таких объектов. Однако ясно, что будут огромные проблемы с их идентификацией. (astro-ph/ )

7 Микролинзирование на черных дырах Mao et al. astro-ph/ Событие OGLE-1999-BUL-32 Очень длинное событие: 641 день. Оценка массы линзы >4 М 0

8 Микролинзирование – проект MACHO (Bennet et al. astro-ph/ ) MACHO-96-BLG масс Солнца.

9 И снова MACHO! MACHO-98-BLG масс Солнца. (Bennet et al. astro-ph/ )

10 Звезда S2 в центре Галактики (Bozza, Mancini astro-ph/ ) Речь идет о 32 звездной величине!

11 Поиски в SDSS (Chisholm et al. astro-ph/ ) Идея состоит в том, что синхротрон может давать оптическое и Рентгеновское излучение от одиночных черных дыр. Проведена кросс-корреляция данных SDSS и ROSAT. Выделено 57 кандидатов. ADAF IP CDAF

12 Радиоизлучение одиночных ЧД (Maccarone astro-ph/ ) L R ~ L X 0.7 Задача для LOFAR?

13 Черные дыры вокруг нас Черные дыры образуются из очень массивных звезд Очень трудно увидеть одиночную ЧД: Микролинзирование Аккреция …….? Важно хотя бы примерно оценить местоположение на небе. Посмотрим на наши окрестности … В Галактике должно существовать несколько десятков миллионов ЧД

14 Солнечная окрестность Солнечная окрестность является нетипичной областью Пояс Гулда R= пк Возраст: милл. лет СН за миллион лет (Grenier 2000) Местный пузырь (Local Bubble) До 6 СН за несколько миллионов лет

15 Пояс Гулда Poppel (1997) R=300 – 500 пк Возраст миллионов лет Диск с центром в пк от Солнца Наклон по отношению к плоскости Галактики около 20 градусов 2/3 массивных звезд в 600 пк от Солнца относятся к Поясу

16 Близкие ЧД и убегающие звезды 56 убегающих звезд в 750 пк от Солнца (Hoogerwerf et al. 2001) Четыре из них имеют массу M > 30 M solar Прохоров, Попов (2002) ПАЖ, astro-ph/ ЗвездаМассаСкорость км/с Возраст милл. лет ξ Per33651 HD ς Pup67622 λ Cep

17 Взрыв сверхновой в двойной

18 ς Pup Расстояние: пк Скорость ЧД: км/с Область локализации: 12 o x 12 o N EGRET : 1

19 Гамма-излучение одиночных ЧД astro-ph/ , – приложение к источникам EGRET Одиночная ЧД Керра-Ньюмена. Магнитосфера. B ~ Гс Джеты. Более детально см. теорию в работах Punsly 1998, 1999.

20 ξ Per Расстояние: пк Скорость ЧД: км/с Область локализации: 7 o x 7 o N EGRET : 1

21 Убегающие черные дыры Примерные координаты молодых близких ЧД можно оценить по данным об убегающих звездах В двух случаях были получены относительно небольшие области локализации Для HD и λ Cep мы получили очень большие области локализации (40-50 o ) Несколько источников EGRET в области возможной локализации

22 Резюме 1.Аккрецирующие одиночные черные дыры звездных масс Точно должны быть и много! Но источники слабые Проблемы с идентификацией, если нет регистрации в разных диапазонах 2. Микролинзирование на черных дырах Есть хорошие кандидаты Но надо увидеть САМУ дыру! 3. Экзотические механизмы излучения Как и всякая экзотика – интересно, но маловероятно Если работает, то уже GLAST даст результат 4. Убегающие звезды Редкий способ хотя бы примерно оценить параметры Все-таки бокс ошибок слишком велик для поиска вне гамма Надежда на экзотические механизмы (Torres et al. astro-ph/ )