В Большом Магеллановом Облаке открыли спящую черную дыру

Международная группа экспертов, известная тем, что опровергла несколько ложных открытий черных дыр, нашла черную дыру звездной массы в Большом Магеллановом Облаке — галактике, расположенной по соседству с нашей. «Наша группа впервые собралась, чтобы объявить об открытии черной дыры, а не опровергнуть ложное сообщение об открытии», — сказал руководитель исследования Томер Шенар (Tomer Shenar). Более того, астрономы обнаружили, что звезда, которая породила эту черную дыру, исчезла без каких-либо признаков мощного взрыва. Открытие сделано на основе шестилетних наблюдений на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной обсерватории (ESO). Сообщается об исследовании в пресс-релизе ESO.

Хотя сейчас известно несколько подобных объектов, которые тоже могут оказаться черными дырами, группа заявляет, что впервые уверенно зарегистрировала «спящую» черную дыру звездной массы вне нашей Галактики. Черные дыры звездных масс образуются, когда массивные звезды подходят к концу своего существования и коллапсируют под действием собственной тяжести. В системе двух звезд, обращающихся друг вокруг друга, в результате такого процесса остается черная дыра на орбите вокруг яркой звезды-компаньона. Такая черная дыра называется «спящей», если из ее окрестности не исходит поток высокоэнергетических рентгеновских лучей, наличие которого обычно и позволяет зарегистрировать черную дыру. «Невероятно, но факт — мы почти ничего не знаем о спящих черных дырах, хотя, по общему мнению астрономов, эти объекты должны быть очень широко распространены», — рассказывает Пабло Маршан (Pablo Marchant) из Католического университета в Лёвене. Масса обнаруженной черной дыры по крайней мере в девять раз больше массы Солнца, а обращается она вокруг горячей голубой звезды, которая тяжелее Солнца в 25 раз.

Спящие черные дыры обнаружить очень трудно, так как они не очень-то активно взаимодействуют с окружающим их веществом. «Мы ищем такие двойные системы с черными дырами вот уже более двух лет, — говорит Юлия Боденштайнер (Julia Bodensteiner), научный сотрудник ESO из Германии. — Когда я услышала о системе VFTS 243, я была в восторге — по моему мнению, на сегодня это самый убедительный кандидат». Другое исследование, выполненное под руководством Лорана Мэи (Laurent Mahy), в котором участвовали многие авторы настоящей работы и которое принято для публикации журналом Astronomy & Astrophysics, сообщает о еще одном вероятном кандидате в черные дыры звездной массы в принадлежащей Млечному Пути системе HD 130298.

Чтобы отыскать VFTS 243, группа исследовала почти тысячу массивных звезд в области Туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке, пытаясь обнаружить среди них двойные системы с черной дырой в качестве одного из компонентов. Такая идентификация очень трудна, так как при этом обычно существует множество альтернативных возможностей.

«Как исследователь, который за последние годы опроверг несколько потенциальных идентификаций черных дыр, я был в отношении этого открытия настроен крайне скептически», — говорит Шенар. Этот скепсис разделял и его соавтор Карим Эль-Бадри (Kareem El-Badry) из Гарвард-Смитсонианского Центра астрофизики в США, которого Шенар называет «разрушителем черных дыр». «Когда Томер попросил меня перепроверить его выводы, у меня были большие сомнения. Но я не смог найти удовлетворительного объяснения полученных данных без привлечения версии о черной дыре», — признается Эль-Бадри.

Открытие, кроме всего прочего, позволяет группе предложить уникальную модель процессов, которыми сопровождается образование черных дыр. Астрономы считают, что черная дыра звездной массы образуется, когда ядро умирающей массивной звезды коллапсирует, но при этом пока неясно, сопровождается ли это мощным взрывом сверхновой.

«Звезда, которая образовала черную дыру в системе VFTS 243, по-видимому, сколлапсировала целиком, без каких-либо признаков предшествовавшего этому взрыва, — объясняет Шенар. — Доказательства реальности сценария "прямого коллапса" появились недавно, но наше исследование, похоже, дает одно из наиболее прямых его свидетельств. Это имеет огромное значение для понимания механизма слияний черных дыр в космосе».

Черная дыра в системе VFTS 243 была найдена в результате шестилетних наблюдений Туманности Тарантулпри помощи волоконно-оптического большого многоэлементного спектрографа FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), смонтированного на VLT ESO.

Астрономы надеются, что их работа инициирует открытия других черных дыр звездных масс, обращающихся вокруг массивных звезд. Согласно современным представлениям, в Млечном Пути и в Магеллановых Облаках существуют тысячи таких систем.

Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.