Відкриття підступної чорної діри проливає світло на смерть зірок, утворення чорних дір та гравітаційні хвилі

В галузі дослідження чорних дір завжди відбувається щось нове та захопливе.

Про це розповідає астрофізик Ідан Гінзбург з Державного університету штату Джорджія у виданні The Conversation, передають OstanniPodii.com.

Альберт Ейнштейн вперше опублікував свою книгу з поясненням теорії загальної теорії відносності – в якій постулювалися чорні діри – у 1922 році. Через сто років астрономи отримали реальні зображення чорної діри в центрі Чумацького Шляху. У нещодавно опублікованій роботі група астрономів описує ще одне нове захопливе відкриття: першу "сплячу" чорну діру, що спостерігається за межами нашої галактики.

Сплячі чорні діри – це чорні діри, які не випромінюють (з акреційних дисків) ніякого помітного світла. Тому їх важко виявити. Нове відкриття дуже цікаве, оскільки дає уявлення про утворення та еволюцію чорних дір. Ця інформація є життєво важливою для розуміння гравітаційних хвиль, а також інших астрономічних явищ, зазначив Ідан Гінзбург.

Що саме являє собою VFTS 243?

VFTS 243 – це бінарна система, тобто вона складається з двох об′єктів, які обертаються навколо загального центру мас. Перший об′єкт – це дуже гаряча блакитна зоря, маса якої у 25 разів більше маси Сонця, а другий – чорна діра, в дев′ять разів масивніша за Сонце. VFTS 243 знаходиться в туманності Тарантула у Великій Магеллановій Хмарі, супутниковій галактиці Чумацького Шляху, що розташована на відстані близько 163 000 світлових років від нас.

Новини за подібною темою:

		"Вебб" виявив, що чорні діри швидко зупиняють зореутворення у масивних галактиках
		У нашій галактиці знайдено наймасивнішу чорну діру зоряної маси
		Астрономи виявили крихітну чорну діру, яка неодноразово пробиває газовий диск більшої чорної діри

Це відео починається з виду Чумацького Шляху та масштабується до VFTS 243, розташованого у Великій Магеллановій Хмарі.

Чорна діра у VFTS 243 вважається сплячою, оскільки вона не випускає жодного випромінювання, яке можна виявити. Це різко контрастує з іншими бінарними системами, у яких від чорної діри виявляється сильне рентгенівське випромінювання.

Діаметр чорної діри становить близько 54 кілометрів, і вона менша за енергійну зірку-компаньйона, яка приблизно у 200 000 разів більша. Обидві вони швидко обертаються навколо загального центру мас. Навіть у найпотужніші телескопи візуально система здається однією блакитною точкою.

Пошук сплячих чорних дір

Астрономи підозрюють, що в Чумацькому Шляху та Великій Магеллановій хмарі ховаються сотні подібних бінарних систем із чорними дірами, які не випромінюють рентгенівські промені. Чорні діри найлегше помітити, коли вони відбирають речовину у зірки-компаньйона, цей процес відомий як "живлення".

В результаті живлення утворюється диск із газу та пилу, який оточує чорну діру. Коли матеріал у диску падає всередину до чорної діри, тертя нагріває акреційний диск до мільйонів градусів. Ці гарячі диски речовини випускають дуже багато рентгенівського випромінювання. Першою чорною дірою, виявленою таким чином, стала знаменита система Cygnus X-1.

Ліворуч – оптичне зображення Cygnus X-1, окреслене червоною рамкою. Праворуч – ілюстрація художника, що показує зовнішні шари чорної діри, що відсмоктують матерію від зірки-компаньйона та формують акреційний диск. X-ray: NASA/CXC; Optical: Digitized Sky Survey

Астрономи вже багато років знають, що VFTS 243 є бінарною системою, але чи ця система є парою зірок або танцем між однією зіркою й чорною діркою, було незрозуміло. Для того, щоб визначити, що саме є істиною, команда з вивчення бінарної системи використовувала метод, який називається спектральним розплутуванням. Ця техніка розділяє світло від VFTS 243 на його довжини хвиль, що схоже на те, що відбувається, коли біле світло потрапляє у призму й виходять різні кольори.

Цей аналіз показав, що світло від VFTS 243 походить від одного джерела, а не двох окремих зірок. Оскільки від супутника зірки не виходить ніякого випромінювання, єдиним можливим висновком було те, що друге тіло в бінарі є чорною дірою та, таким чином, першою сплячою чорною дірою, виявленою за межами галактики Чумацький Шлях.

Чому VFTS 243 важливий?

Більшість чорних дір з масою менш ніж 100 сонць утворюються в результаті колапсу масивної зірки. Коли це трапляється, часто відбувається грандіозний вибух, відомий як наднова.

Той факт, що чорна діра в системі VFTS 243 знаходиться на круговій орбіті щодо зірки, є переконливим доказом того, що не було вибуху наднової, який інакше міг би виштовхнути чорну діру із системи або принаймні порушити орбіту. Натомість схоже, що зоря-прародителька колапсувала безпосередньо, утворивши чорну діру без вибуху.

Масивна зоря в системі VFTS 243 проживе ще лише 5 мільйонів років – мить ока за астрономічними масштабами часу. Смерть зірки повинна призвести до утворення іншої чорної діри, перетворивши систему VFTS 243 на бінарну чорну діру.

Станом на сьогодні астрономи виявили близько 100 подій, у яких бінарні чорні діри зливаються й виробляють пульсації у просторі-часі. Але як утворюються ці бінарні системи з чорних дір, досі невідомо, тому VFTS 243 та подібні ще не відкриті системи такі важливі для майбутніх досліджень. Можливо, у природи є почуття гумору – адже чорні діри є найтемнішими об′єктами у світі та не випускають із себе ніякого світла, проте вони висвітлюють наше фундаментальне розуміння Всесвіту.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Чорні діри