Астрономы обнаружили
самую маломассивную известную на данный момент черную дыру. Она тяжелее Солнца примерно в
3,3 раза и входит в двойную систему со звездой-гигантом, но из-за большого
расстояния между компонентами фактически они взаимодействуют лишь гравитационно.
Подобные системы должны быть распространены во Вселенной, но у ученых только появляются подходящие инструменты для обнаружения черных дыр такого типа,
пишут авторы в журнале Science.
Черные дыры формально
могут обладать массой в очень большом диапазоне, но из-за того, что условия формирования таких
объектов весьма специфичны, их разделяют на несколько групп. Наиболее распространены среди них черные дыры звездных масс, а также сверхмассивные
черные дыры. Первые образуются в результате коллапса ядра массивной звезды в
конце ее эволюции, а их масса составляют от единиц от десятков солнечных. Второй
тип располагается в центрах галактик, их массы измеряются миллионами и
миллиардами солнечных.
Также могут существовать
черные дыры промежуточных масс, то есть в тысячи раз тяжелее Солнца. Долгое
время их не могли обнаружить, но в последние годы было найдено несколько
кандидатов в такие объекты. Совершенно иной механизм формирования предлагается
для гипотетических первичных черных дыр, которые формировались в ранней
Вселенной и могут обладать намного меньшими массами, сравнимыми с планетами или
их спутниками. Однако существование таких тел пока остается неподтвержденным.
Черные дыры звездных масс
изучены лучше всего. Как правило, их обнаруживают в тесных двойных системах с
обычной звездой. Из-за интенсивного взаимодействия между компонентами часть
вещества звезды постоянно перетекает на черную дыру. Падая в глубокий
гравитационный потенциал, эта материя разогревается до миллионов кельвинов и
начинает ярко светить в рентгеновском диапазоне.
Астрономам из США и Швеции под руководством Тодда Томпсона (Todd Thompson) из Университета штата Огайо в новой работе подробно описали открытие представителя нового подтипа черных дыр звездных масс. Этот объект входит в широкую двойную систему с обычной звездой-гигантом. Тела обращаются вокруг центра масс с периодом в 83 дня — на столь
большом расстоянии между ними не происходит заметного обмена веществом, из-за
чего черная дыра сама не проявляет активности. Обнаружить ее удалось путем
наблюдения периодических сдвигов в спектральных линиях звезды-компаньона, то
есть методом лучевых скоростей, которых также используется для обнаружения
экзопланет.
Открытие стало возможным
благодаря систематическому обзору 100 тысяч звезд в рамках программы APOGEE (Apache
Point Observatory Galactic Evolution Experiment — эксперимент по галактической
эволюции в Обсерватории Апачи-Пойнт). Из этого каталога удалось выделить 200
наиболее интересных звезд, спектры которых проявляли заметное периодическое
движение. Наиболее убедительные данные удалось получить для звезды 2MASS
J05215658+4359220.
Измеренные по колебаниям
спектра орбитальные параметры показали, что масса невидимого компонента
примерно соответствует 3,3 солнечных, но при этом остается большая погрешность: от -0,7
до +2,8. Таким образом, астрономам удалось не только подтвердить существование
новой популяции черных дыр, но и обнаружить наиболее маломассивный объект
данного класса.
Авторы осторожны и не исключают,
что на самом деле этот объект может оказаться нейтронной звездой, но в таком
случае результаты будут еще более удивительными, так как на данный момент самая
массивная известная нейтронная звезда тяжелее Солнца в 2,17 раза, и это значение считается
очень близким к максимальной допустимой массе такого объекта. При превышении
предельной массы гравитация преодолеет все виды сопротивления вещества и тело
должно коллапсировать в черную дыру.
Вне зависимости от
истинной природы тела, астрономы впервые обнаружили объект,
однозначно находящийся в массовой щели между нейтронными звездами и черными
дырами, на которую приходятся массы от 2,5 до 5 солнечных.
Ранее гравитационное линзирование помогло измерить вращение сверхмассивных черных дыр. Также недавно сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути пробудилась. Основным достижением в области исследований черных дыр за последнее время стало получение первого изображения тени черной дыры, о которой мы писали материале «Заглянуть за горизонт».
Тимур Кешелава