За пределами нашей галактики нашли дремлющую черную дыру

Международная группа ученых обнаружила «спящую» черную дыру звездной массы в Большом Магеллановом Облаке. Это первый объект такого типа за пределами нашей галактики. 

Черные дыры вызывают любопытство многих людей, в том числе ученых. Исследователи из группы под руководством Томера Шенара из Амстердамского университета до сих пор были известны под псевдонимом «Полиция черных дыр», поскольку они проводили астрономические исследования, опровергающие некоторые открытия других ученых, связанные с черными дырами. Однако на этот раз астрономические детективы сами обнаружили черную дыру и объявили об этом в журнале Nature Astronomy.

Несмотря на то, что подобные кандидаты в черные дыры предлагались и ранее, в отчетах Европейской южной обсерватории ( ESO ) и Астрономической обсерватории Варшавского университета (OA UW) указывалось, что это была первая «спящая» черная дыра со звездным масса однозначно обнаружена за пределами Млечного Пути.

Черные дыры могут иметь разную массу. Двумя основными категориями являются черные дыры звездной массы и сверхмассивные черные дыры. Обсуждаемое открытие относится к первому типу объектов. Эти типы черных дыр образуются, когда массивная звезда коллапсирует под действием собственной гравитации в конце своей эволюции. Если вблизи черной дыры нет материи, с которой она может взаимодействовать (и излучать высокоэнергетическое рентгеновское излучение в результате различных процессов), ее называют «спящей». Такой бездействующий объект труднее всего обнаружить.

Ученые решили взяться за эту задачу и искать черные дыры в районе туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке, анализируя звезды, которые могут иметь черную дыру поблизости как второй объект. Таким образом было просканировано около тысячи массивных звезд, и был обнаружен VFTS 243, состоящий из горячей голубой звезды, масса которой в 25 раз превышает массу Солнца, и невидимого объекта, масса которого по меньшей мере в 9 раз превышает массу Солнца. После проверки различных потенциальных гипотез исследователи пришли к выводу, что единственным объяснением менее массивного объекта в этой системе является спящая черная дыра.

Анализы проводились на основе наблюдений, проведенных в течение шести лет с помощью многоэлементного спектрографа с большой оптоволоконной решеткой (FLAMES), который работает на телескопе ESO VLT в обсерватории Параналь в Чили. Кроме того, важным элементом были наблюдения, проводимые более десятка лет польскими астрономами из Варшавского университета в рамках проекта OGLE (польский телескоп в обсерватории Лас-Кампанас в Чили). Польские наблюдения показали, что яркость системы минимально меняется в течение орбитального периода из-за гравитационного искажения главной звезды черной дырой, что очень хорошо согласуется с предсказанными моделью эффектами.

Ученые указывают, что вполне вероятно, что черная дыра в системе VFTS 243 образовалась в результате полного коллапса без предшествующего взрыва сверхновой. Аргументами такого хода событий являются отсутствие остатков взрыва и почти круговая орбита. Интересно, что схлопывание звезды в черную дыру без взрыва сверхновой согласуется с гипотезой о том, как самые массивные звезды заканчивают свою эволюцию.

Чип VFTS 243 также может получить вторую черную дыру в будущем, когда вторая звезда завершит свою эволюцию. Затем сформируется пара черных дыр, медленно стягивающих свою орбиту за счет излучения гравитационных волн. Через несколько десятков или даже сотен миллиардов лет эти две черные дыры сольются в одну.

Известен еще один подобный случай кандидата в черные дыры, но уже в нашей галактике: в журнале «Астрономия и астрофизика» принята к печати еще одна публикация с описанием системы HD 130298 в Млечном Пути, в которой может скрываться черная дыра звездной массы. «. Это может быть как раз началом открытия спящих черных дыр, так как считается, что в Млечном Пути и Магеллановых Облаках их должны быть тысячи.