Как известно черная дыра звездного класса образуется как результат коллапса крупных звезд, которые должны быть примерно в 10 раз крупнее нашего Солнца, что подтверждается наблюдениями за этими объектами в рамках Млечного Пути. Следующая по массе черная дыра, находящаяся в в нашей галактике – это Cygnus X-1, которая имеет довольно большую массу, превышающую солнечную в 21 раз. Поэтому обнаржуенная недавно черная дыра с массой более 33-солнечной массы является исключительным событием, о чем информирует Европейская южная обсерватория. Примечательно, что эта черная дыра также находится очень близко к нам – на расстоянии всего 2000 световых лет в созвездии Аквилы, она является второй по близости к Земле из известных черных дыр. Найденный объект, получивший название Gaia BH3 или сокращенно BH3, был обнаружен во время анализа наблюдений Gaia в рамках подготовки к предстоящему выпуску данных.
«Никто не ожидал, что поблизости будет скрываться черная дыра большой массы, до сих пор не обнаруженная. Такое открытие можно сделать один раз за всю свою научную жизнь», – говорит член коллаборации Gaia Паскуале Пануццо, астроном из Парижской обсерватории Национального центра научных исследований Франции (CNRS).
Для подтверждения своего находки команда Gaia использовала данные наземных обсерваторий, в том числе ультрафиолетового и визуального эшелонированного спектрографа (UVES) на приборе ESO VLT, расположенном в чилийской пустыне Атакама. Наблюдения выявили ключевые свойства звезды-компаньона, которые вместе с данными Gaia позволили точно измерить массу BH3.
Астрономы обнаружили столь же массивные черные дыры за пределами нашей галактики и предположили, что они могут образовываться в результате коллапса звезд, в химическом составе которых очень мало элементов тяжелее водорода и гелия. Считается, что эти бедные металлами звезды теряют меньше массы за время своей жизни и, следовательно, у них остается больше материала для образования черных дыр большой массы после смерти. Однако до сих пор отсутствовали доказательства, напрямую связывающие бедные металлами звезды с черными дырами большой массы.
Звезды в парах, как правило, имеют схожий состав, а это значит, что компаньон BH3 содержит важные сведения о звезде, которая разрушилась и образовала эту исключительную черную дыру. Данные UVES показали, что компаньон был очень бедной металлами звездой, что указывает на то, что звезда, которая разрушилась с образованием BH3, также была бедной металлами – как и предсказывалось.
Исследование, проведенное под руководством Пануццо, опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics. «Мы пошли на исключительный шаг и опубликовали эту работу, основанную на предварительных данных, раньше предстоящего релиза Gaia из-за уникального характера открытия. Раннее предоставление данных позволит другим астрономам начать изучение этой черной дыры прямо сейчас, не дожидаясь выхода полной версии данных, запланированного не ранее конца 2025 года», – говорит соавтор Элизабетта Каффау, также член коллаборации Gaia из Парижской обсерватории CNRS.
Дальнейшие наблюдения за этой системой позволят узнать больше о ее истории и о самой черной дыре. Например, инструмент GRAVITY на интерферометре ESO VLT поможет астрономам выяснить, втягивает ли эта черная дыра материю из своего окружения.
Дополнительно
Черная дыра — область пространства-времени с настолько сильным гравитационным полем, что ничто, включая свет, не может ее покинуть. Граница, разделяющая черную дыру и внешнее пространство, называется горизонтом событий. Черная дыра возникает на финальных стадиях эволюции самых массивных звезд. На последних этапах своей жизни, когда у такой звезды заканчивается процесс горения ее химических элементов, ядро схлопывается и звезда коллапсирует. В результате коллапса, если ничто не может его остановить, возникает черная дыра. Типичная масса такого объекта превышает солнечную в десять раз.
За неимением наблюдательных данных, а также ввиду невозможности получить потенциальные сигналы из черной дыры, внутреннее ее устройство до сих пор остается неизвестным. Исходя из расчетов, возможно, что внутри каждой черной дыры находится сингулярность — точка пространства-времени, где его искривление (или некая другая физическая величина) достигает бесконечного значения.
Благодаря телескопам, работающим в рентгеновском и гамма-диапазонах, известно, что черные дыры являются достаточно распространенным явлением. Так, в центре Млечного Пути была обнаружена сверхмассивная черная дыра, масса которой превышает массу Солнца в миллион раз. Предполагается, что каждая дыра обладает свойством излучения Хокинга — гипотетическим процессом испускания разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов. Согласно общей теории относительности, при образовании Вселенной могли бы рождаться первичные черные дыры, а некоторые из них (с начальной массой 10¹² кг) должны были бы заканчивать испаряться сегодня. Так как интенсивность испарения растет с уменьшением размера черной дыры, то последние стадии должны были бы стать взрывом черной дыры. Пока таких взрывов зарегистрировано не было.
Впервые предположение о существовании черной дыры выдвинул ученый Джон Мичелл в 1783 году. Он утверждал, что если сжать Солнце до размеров около 6 км в диаметре, то свет не сможет его покинуть. Пьер-Симон Лаплас в своем труде «Изложение системы мира» 1796 года также фактически предсказал существование черных дыр. Сам термин был введен физиком-теоретиком Джоном Уилером в лекции «Наша Вселенная: известное и неизвестное» в 1969 году.
В феврале 2016 года было объявлено, что в конце 2015 года впервые были зафиксированы гравитационные волны. Физики пришли к выводу, что они были порождены двумя черными дырами в последние доли секунды их слияния с образованием одной, более массивной, вращающейся черной дыры. Открытие окончательно подтвердило существование данных объектов.
Автор основной части: Анна Щербакова
Автор дополнительной части: Александр Плеханов
Источники: https://scientificrussia.ru/, https://gol.ru/
