Астрономы обнаружили первую дремлющую черную дыру звездной массы на нашем космическом заднем дворе.
Астрономы с помощью обсерватории "Джемини" обнаружили ближайшую к Земле черную дыру. Это первое однозначное обнаружение дремлющей черной дыры звездной массы в Млечном Пути. Ее близость к Земле, всего в 1600 световых годах от нас, является интригующей исследовательской целью, которая позволит нам лучше понять эволюцию двойных систем.
Черные дыры — самые экстремальные объекты во Вселенной. Сверхмассивные версии этих невообразимо плотных объектов, вероятно, находятся в центрах всех крупных галактик. Черные дыры звездной массы, в пять-сотню раз превышающие вес Солнца, встречаются гораздо чаще: в самом Млечном Пути их насчитывается около 100 миллионов. Однако было подтверждено существование лишь нескольких из них, и почти все они активны, то есть они ярко светятся в рентгеновских лучах, поглощая материал близлежащей звезды-компаньона, в отличие от спящих черных дыр, которые этого не делают.
Обнаруженная черная дыра получила название Gaia BH 1. Эта спящая черная дыра примерно в 10 раз массивнее Солнца и находится на расстоянии около 1600 световых лет в созвездии Змееносца, в три раза ближе к Земле, чем предыдущий рекордсмен из бинарной системы в созвездии Единорога. Новое открытие стало возможным благодаря тщательному наблюдению за движением компаньона черной дыры, похожей на Солнце звезды, которая вращается вокруг черной дыры примерно на том же расстоянии, что и Земля вокруг Солнца.
Возьмем Солнечную систему, поместим черную дыру туда, где Солнце, и Солнце там, где Земля, и мы получим эту систему, — пояснил Карим Эль-Бадри, астрофизик Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов и Института астрономии Макса Планка, а также ведущий автор статьи, описывающей это открытие.
Хотя было много заявлений об обнаружении подобных систем, почти все эти открытия позже были опровергнуты. Это первое однозначное обнаружение солнцеподобной звезды на широкой орбите вокруг черной дыры звездной массы в нашей галактике.
Хотя в галактике Млечный Путь, вероятно, есть миллионы черных дыр звездной массы, те немногие из них, которые были обнаружены, были обнаружены благодаря их активным взаимодействиям со звездой-компаньоном. Когда вещество ближайшей звезды направляется к черной дыре, оно перегревается и генерирует сильное рентгеновское излучение и струи материи. Если черная дыра не питается активно (то есть бездействует), она просто сливается с окружающей средой.
Команда первоначально идентифицировала систему как потенциально черную дыру, проанализировав данные, полученные с космического телескопа Gaia. Он запечатлел крошечные неровности в движении звезды, вызванные гравитацией невидимого массивного объекта. Чтобы изучить систему более подробно, Эль-Бадри и его команда использовали многообъектный спектрограф на телескопе "Джемини-Север", который измерил скорость звезды-компаньона, когда она вращалась вокруг черной дыры, и обеспечил точные измерения ее орбитального периода. Наблюдения Gemini были ключом к определению орбитального движения и, следовательно, массы обоих компонентов двойной системы, что позволило команде идентифицировать центральное тело как черную дыру, примерно в 10 раз превышающую массу нашего Солнца.
Современные астрономические модели эволюции двойных систем не могут полностью объяснить, как могла возникнуть своеобразная конфигурация системы Gaia BH1. В частности, звезда-хозяин, которая впоследствии превратилась в недавно обнаруженную черную дыру, будет по меньшей мере в 20 раз массивнее Солнца. Это означает, что он будет жить всего несколько миллионов лет. Если бы обе звезды образовались одновременно, эта массивная звезда быстро превратилась бы в сверхгигантскую звезду, раздувшись и поглотив вторую звезду, прежде чем она смогла бы стать настоящей звездой главной последовательности, сжигающей водород, как наше Солнце.
Совершенно непонятно, как звезда солнечной массы могла пережить этот эпизод, превратившись в, казалось бы, нормальную звезду, как показали наблюдения за двойной системой. Теоретические модели, учитывающие выживание, предсказывают, что звезда с массой Солнца должна была находиться на гораздо более узкой орбите, чем та, которую мы на самом деле наблюдаем.
Это может указывать на серьезные пробелы в нашем понимании того, как черные дыры формируются и развиваются в двойных системах, а также предполагает существование еще неизученной популяции спящих черных дыр в двойных системах.