Gaia обнаружила две "невидимые" черные дыры, самые близкие к нам из обнаруженных до сих пор
Изучая движение некоторых звезд, отслеживаемое спутником Gaia ЕКА, исследователи заметили странное "колебание", как будто их гравитационно притягивает массивный объект. Поскольку поблизости ничего не было видно, оставалась только одна возможность: это была черная дыра.
Обнаруженных черных дыр на самом деле две. Они были названы Gaia BH1 и Gaia BH2 и расположены всего в 1560 и 3800 световых годах от нас, в направлении созвездий Змееносец и Центавра соответственно. Обе они примерно в десять раз массивнее нашего Солнца и являются самыми близкими к Земле из обнаруженных до сих пор.
Что удивительно, так это их "невидимость". Все черные дыры, о которых известно астрономам, до сих пор были обнаружены по испусканию радио- или рентгеновского излучения, производимого падающим материалом внутри небесного тела. Но Gaia BH1 и Gaia BH2 действительно невидимы: их можно обнаружить только по их гравитационному воздействию.
Каждая из них является частью бинарной системы со звездой. Однако расстояние и орбиты их звезд-компаньонов намного больше, чем в других подобных системах. "Эти черные дыры, вероятно, имеют совершенно другую историю формирования", — объяснил Карим Эль-Бадри, исследователь из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в США и Института астрономии Макса Планка в Гейдельберге.
Астрометрия: отслеживание миллиардов движущихся звезд
Астрометрия - это метод, позволяющий обнаружить движение звезды путем точных измерений ее положения на небе. Этот метод также может быть использован для определения планет вокруг звезды путем измерения мельчайших изменений в положении звезды, когда она колеблется вокруг общего центра масс системы.
Миссия ЕКА Gaia, благодаря своему беспрецедентному исследованию всего неба положения, яркости и движения более миллиарда звезд, генерирует большой набор данных, точность которых необходима для подобных поисков.
Движение звезд может дать жизненно важные подсказки об объектах, которые гравитационно влияют на них, таких, как черные дыры, идентифицированные Эль-Бадри по данным Gaia. Крошечные колебания звезд, бинарных спутниц Gaia BH1 и Gaia BH2, свидетельствуют о присутствии двух невидимых монстров.
Gaia обеспечивает точные измерения движения в трех направлениях, но для более точного понимания того, как звезды удаляются и приближаются к нам, необходимы были дополнительные измерения радиальной скорости. Наземные наблюдатели предоставили эти значения для обнаруженных черных дыр, подтвердив их присутствие.
Невидимые черные дыры: как их обнаружить?
Черные дыры часто не являются полностью невидимыми. Когда материал падает внутрь них, притягиваемый мощной силой гравитации, они могут испускать радиоизлучение и рентгеновские лучи. Что касается Gaia BH2, то рентгеновская космическая обсерватория НАСА Чандра и южноафриканский радиотелескоп MeerKAT на Земле также искали этот свет, но не смогли обнаружить никаких сигналов.
Gaia BH1 и Gaia BH2 не излучают никакого света, что делает их практически невидимыми, возможно, потому, что они находятся гораздо дальше от своих звезд-компаньонов: у них самые удаленные орбиты из всех известных черных дыр. Тот факт, что они также являются самыми близкими к Земле черными дырами, позволяет предположить, что многие другие подобные черные дыры в широких двойных звездах еще ждут своего открытия.
Проблема заключается в их обнаружении, но сверхточные измерения Gaia дают ученым надежду. Следующий выпуск данных будет основан на 66 месяцах наблюдений и будет содержать улучшенную информацию об орбитах звезд. Тем временем астрономы будут заняты выяснением того, откуда берутся эти черные дыры на широких орбитах. Эль-Бадри сказал:
"Мы подозревали, что черные дыры могут существовать в больших системах, но не были уверены, как они образуются. Их открытие означает, что мы должны адаптировать наши теории об эволюции бинарных звездных систем, потому что пока неясно, как эти системы формируются".
В настоящее время Консорциум обработки и анализа данных Gaia разрабатывает методы идентификации астрометрических двойных объектов с компактными компаньонами. Они планируют предоставить хорошую выборку кандидатов в следующем выпуске. Между тем, BH1 и BH2 — самые первые две черные дыры, обнаруженные Gaia.