Обнаружена ближайшая к Земле черная дыра

Астрономы обнаружили ближайшую к Земле черную дыру, к тому же она — первая обнаруженная спящая черная дыра звездной массы в Млечном Пути.

Об этом рассказывают в Национальной исследовательской лаборатории оптико-инфракрасной астрономии (NOIRLab) Национального научного фонда (NSF) США, передают OstanniPodii.com.

Черные дыры — самые экстремальные объекты во Вселенной. Как считается, сверхмассивные версии этих невероятно плотных объектов находятся в центрах всех крупных галактик. Черные дыры со звездной массой — масса которых примерно в пять-сто раз превышает массу Солнца — встречаются гораздо чаще: только в Млечном Пути их может быть около 100 миллионов. Однако на сегодняшний день подтверждено существование лишь нескольких из них, и почти все они являются "активными" — это означает, что они ярко светятся в рентгеновских лучах, поскольку потребляют материал от близлежащего звездного компаньона, в отличие от "спящих" черных дыр, которые этого не делают.

Астрономы с помощью телескопа "Джемини-Север" на Гавайях, одного из телескопов-близнецов Международной обсерватории Джемини, управляемой NOIRLab, обнаружили ближайшую к Земле черную дыру, которую исследователи окрестили Gaia BH1. Эта спящая черная дыра примерно в 10 раз массивнее Солнца и находится на расстоянии около 1600 световых лет от нас в созвездии Змееносца, что делает ее в три раза ближе к Земле, чем предыдущий рекордсмен — рентгеновский бинар в созвездии Единорога.

Новое открытие стало возможным благодаря тщательным наблюдениям за движением компаньона черной дыры — солнцеподобной звезды, которая вращается вокруг черной дыры на таком же расстоянии, на котором Земля вращается вокруг Солнца.

«Возьмите Солнечную систему, поместите черную дыру туда, где размещено Солнце, а Солнце — туда, где размещена Земля, и вы получите эту систему», - пояснил Карим Эль-Бадри, астрофизик из Гарвард-Смитсоновского Центра астрофизики и Института астрономии Макса Планка, ведущий автор статьи, в которой описано это открытие. «Хотя было много заявлений об обнаружении подобных систем, почти все те открытия впоследствии были опровергнуты. Это первое однозначное обнаружение звезды, подобной Солнцу, на широкой орбите вокруг черной дыры со звездной массой в нашей галактике».

Хотя в галактике Млечный Путь, вероятно, бродят миллионы черных дыр со звездной массой, те немногие, которые были обнаружены, были открыты благодаря их энергичному взаимодействию со звездой-компаньоном. Когда материал от близлежащей звезды по спирали приближается к черной дыре, он перегревается и генерирует мощное рентгеновское излучение и джеты вещества. Если черная дыра не питается активно (то есть находится в состоянии покоя), она просто сливается с окружением.  

«Последние четыре года я занимаюсь поиском спящих черных дыр, используя широкий спектр данных и методов», - рассказывает Эль-Бадри. «Мои предыдущие попытки — как и попытки других — привели к появлению целого зверинца бинарных систем, маскирующихся под черные дыры, но это первый случай, когда поиски принесли плоды».

Команда сначала определила, что в системе может находиться черная дыра, проанализировав данные космического аппарата Gaia от Европейского космического агентства. Gaia зафиксировал мельчайшие нарушения в движении звезды, вызванные гравитацией невидимого массивного объекта. Для более детального изучения системы Эль-Бадри и его команда обратились к прибору Многообъектный спектрограф Джемини на "Джемини-Север", который измерил скорость движения звезды-компаньона по орбите вокруг черной дыры и обеспечил точное измерение ее орбитального периода. Дальнейшие наблюдения "Джемини" сыграли решающую роль в определении орбитального движения и, следовательно, масс двух компонентов бинарной системы, что позволило команде идентифицировать центральное тело как черную дыру, примерно в 10 раз более массивную, чем наше Солнце.

«Наши дальнейшие наблюдения на "Джемини" подтвердили, вне всяких сомнений, что бинарная система содержит нормальную звезду и по крайней мере одну спящую черную дыру», - уточнил Эль-Бадри. «Мы не смогли найти ни одного правдоподобного астрофизического сценария, который мог бы объяснить наблюдаемую орбиту системы без участия хотя бы одной черной дыры».

Новости по подобной теме:

		В нашей галактике найдена самая массивная черная дыра звездной массы
		Астрономы обнаружили крошечную черную дыру, неоднократно пробивающую газовый диск более крупной черной дыры
		Сверхмассивные черные дыры ненадолго просыпаются из глубокого сна благодаря измельченным ими звездам

Команда полагалась не только на превосходные наблюдательные возможности "Джемини-Север", но и на способность "Джемини" предоставить данные в сжатые сроки, поскольку у команды было лишь короткое окно для проведения дальнейших наблюдений.

«Когда у нас появились первые признаки того, что система содержит черную дыру, у нас была лишь одна неделя до того, как два объекта окажутся на ближайшем расстоянии друг от друга на своих орбитах. Измерения в этот момент необходимы для точных оценок массы в бинарной системе», - сказал Эль-Бадри. «Способность "Джемини" обеспечить наблюдения в короткие сроки была критически важной для успеха проекта. Если бы мы пропустили это узкое окно, нам пришлось бы ждать еще год».

Современные модели эволюции бинарных систем, которые используют астрономы, с трудом объясняют, как могла возникнуть особая конфигурация системы Gaia BH1. В частности, звезда-прародительница, которая позже превратилась в недавно обнаруженную черную дыру, должна была быть по меньшей мере в 20 раз массивнее нашего Солнца.

Это означает, что она прожила бы всего несколько миллионов лет. Если бы обе звезды образовались одновременно, то эта массивная звезда быстро превратилась бы в сверхгиганта, раздулась бы и поглотила другую звезду, прежде чем та успела бы стать сжигающей водород правильной звездой главной последовательности, как наше Солнце.

Совершенно непонятно, как звезда с солнечной массой могла пережить этот эпизод, став в итоге обычной звездой, как показывают наблюдения за бинарной черной дырой. Теоретические модели, предполагающие возможность выживания, предсказывают, что звезда солнечной массы должна была оказаться на гораздо более узкой орбите, чем та, что наблюдается на самом деле.

Это может свидетельствовать о наличии важных пробелов в нашем понимании того, как черные дыры формируются и эволюционируют в бинарных системах, а также предполагает существование еще не изученной популяции спящих черных дыр в бинарных системах.

«Интересно, что эта система нелегко укладывается в стандартные модели эволюции бинарных систем», - подытожил Эль-Бадри. «Это ставит много вопросов о том, как образовалась эта бинарная система, а также о том, сколько таких спящих черных дыр существует».

«Как часть сети космических и наземных обсерваторий, "Джемини-Север" не только предоставил убедительные доказательства существования ближайшей к нам черной дыры, но и первую нетронутую систему черных дыр, не омраченную обычным горячим газом, взаимодействующим с черной дырой», - сказал руководитель программы "Джемини" в NSF Мартин Стилл.

«Хотя это потенциально предвещает будущие открытия предполагаемой популяции спящих черных дыр в нашей галактике, наблюдения также оставляют загадку, которую еще предстоит решить — несмотря на общую историю со своим экзотическим соседом, почему звезда-компаньон в этой бинарной системе такая обычная?».

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Черные дыры
• бинарная система