Черные дыры имеют репутация прожорливых чудовищ, разрывающих звезды и планеты на части, но большинство из них совершенно спокойны и в бесконечной пустоте космического пространства они практически незаметны. Из-за этого большинство черных дыр трудно идентифицировать, однако астрономам недавно удалось выявить поистине гигантский объект. Случайно обнаруженная черная дыра является самой большой черной дырой звёздной массы из когда-либо обнаруженных в нашей галактике, и расположена она совсем недалеко от нашей Солнечной системы.
Данный объект получил название Gaia BH3, в знак признания ключевого вклада космической обсерватории Gaia агентства ЕКА. Главная миссия Gaia — составить карту расположения всех звезд Млечного Пути и создать самый точный трехмерный космический каталог в истории. Французские астрономы из Национального центра научных исследований тщательно изучали данные Gaia в надежде найти доказательства существования новых черных дыр, и им удалось обнаружить Gaia BH3. Ее масса превышает 33 солнечных массы, что значительно превосходит массу следующей по величине черной дыры – Cygnus X-1, чья масса равна 21 солнечной массе.
Gaia BH3 представляет собой спокойную черную дыру, в настоящее время не поглощающую никакие звезды, из-за чего она невидима в электромагнитном спектре. Однако у неё есть звезда-компаньон (известная как 2MASS J19391872+1455542), обращающаяся вокруг черной дыры по длинной и стабильной орбите. Команда ученых под руководством астронома Паскуале Пануццо анализировала данные Gaia и выявила небольшое «колебание» на орбите звезды. Этот характерный сигнал указал ученым, что звезда вращается вокруг гигантской черной дыры. Команду особенно заинтриговало то, что этот объект находится совсем близко, всего в 2 тысячах световых годов от нас. Более близкий известный объект — другое открытие Gaia под названием BH1, ее масса около 9 масс Солнца, и расположена она на расстоянии 1500 световых лет.
Затем астрономы провели дополнительные наблюдения за Gaia BH3 с помощью наземных инструментов, включая Very Large Telescope (VLT). В результате была подтверждена впечатляющая масса черной дыры – по меркам чёрных дыр звездной массы. Черные дыры, появившиеся после коллапса большой звезды, имеют массы, в несколько десятков раз превышающие массу Солнца. Таким образом, Gaia BH3 необычно велика для черной дыры звездной массы. Однако ещё существуют сверхмассивные черные дыры, но это совсем другое дело. Стрелец А* в центре Млечного Пути приблизительно в 4 000 000 раз тяжелее Солнца.
Обсерватория Gaia зафиксировала колебания звезды от невидимого компаньона, которым оказалась BH3. Хотя Gaia BH3 и не является самой массивной черной дырой звездной массы из когда-либо обнаруженных, но все остальные находятся в других галактиках. Астрономы предполагают, что эти мощные черные дыры образовались из бедных металлами звезд, которые за свою жизнь теряют меньше всего массы. Это приводит к тому, что в конечном итоге черная дыра оказывается более массивной. Данные от BH3, полученные Европейской южной обсерваторией, подтверждают эту теорию. Ультрафиолетовый инструмент и визуальный эшелонированный спектрограф на VLT показали, что звезда-компаньон имеет низкую металличность, а это означает, что звезда-прародитель черной дыры, вероятно, тоже имела такую же металличность.
В настоящее время существует большая неопределенность относительно того, как могут образовываться достаточно крупные, но не сверхмассивные черные дыры. Расположенная так близко BH3 поможет астрономам лучше понять природу черных дыр средней массы.