АстрономияНовости

Хаббл впервые доказал существование одинокой черной дыры, измерив ее массу

Художественное изображение одинокой черной дыры, дрейфующей через нашу галактику. Черная дыра - это разрушенный остаток массивной звезды, которая взорвалась как сверхновая. Уцелевшее ядро имеет массу, во много раз превышающую массу нашего Солнца. Черная дыра удерживает свет благодаря своему интенсивному гравитационному полю. Черная дыра искажает окружающее пространство, вызывая искажения в звездном свете.

После шести лет тщательных наблюдений "Хаббл" впервые в истории предоставил прямые доказательства существования одинокой черной дыры, дрейфующей в Млечном Пути, точно измерив ее массу.

Около ста миллионов одиночных черных дыр дрейфуют среди звезд Млечного Пути. Однако до сих пор ни одна одиночная черная дыра без бинарной звезды-компаньона не была обнаружена напрямую. После шести лет тщательных наблюдений космический телескоп "Хаббл" впервые в истории предоставил прямые доказательства существования одной такой одинокой черной дыры. Она находится на расстоянии около 5 000 световых лет от нас, в спиральном рукаве Стрельца, и движется через межзвездное пространство, деформируя его благодаря своей мощной гравитации.

Благодаря вызываемому ею эффекту гравитационного линзирования изолированная черная дыра предоставила подсказки в данных Хаббла, чтобы определить ее массу, расстояние и скорость. Его открытие позволяет астрономам оценить, что ближайшая к Земле изолированная черная дыра звездной массы может находиться всего в 80 световых годах от нас.

Две разные исследовательские группы использовали данные Хаббла в своих исследованиях. Один из них возглавляет Кайлаш Саху из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. Второй - Кейси Лам из Калифорнийского университета в Беркли. Результаты двух групп исследователей несколько отличаются друг от друга, но обе предполагают наличие этого невидимого компактного объекта.

Невидимая черная дыра, дрейфующая в галактике

Черные дыры, одиноко блуждающие по Млечному Пути, являются результатом взрывов сверхновых звезд, по крайней мере, в 20 раз более массивных, чем наше Солнце. Их остаточное ядро, раздавленное гравитацией, образует черную дыру. Иногда, если симметрия детонации не идеальна, этот космический объект уносится в межзвездное пространство.

Поскольку она не излучает свет, черную дыру без какого-либо отдельного компаньона найти нелегко. Однако его сильная гравитация деформирует окружающее пространство: она отклоняет и усиливает свет звезд. Они улавливаются наземными телескопами, которые ищут, не вызвано ли изменение их видимой яркости движущимся перед ними объектом на переднем плане.

Одно из таких событий показано на четырех крупных планах в нижней части изображения ниже. Стрелка указывает на звезду, которая на мгновение стала ярче из-за черной дыры на переднем плане, движущейся вдоль нашей линии зрения. Впоследствии, после прохождения черной дыры, звезда вернулась к своей нормальной яркости. Астрономы используют это явление, называемое гравитационным микролинзированием, для изучения звезд и экзопланет в примерно 30 000 событий, наблюдавшихся до сих пор в пределах нашей галактики. Подпись черной дыры на переднем плане выделяется как уникальная среди других событий микролинзирования. Очень сильная гравитация черной дыры увеличит продолжительность события линзирования более чем на 200 дней.


Звездное небо на этой фотографии, сделанной космическим телескопом Хаббла НАСА / ЕКА, находится в направлении галактического центра.

Микролинзирование позволяет оценить массу, расстояние и скорость

Когда одиночная черная дыра прошла перед фоновой звездой, расположенной на расстоянии 19 000 световых лет от нас в галактическом скоплении, свет звезды, направленный на Землю, усиливался в течение 270 дней по мере прохождения черной дыры. Однако потребовалось несколько лет наблюдений Хаббла, чтобы отследить, как положение звезды на заднем плане отклонялось из-за искривления света черной дыры на переднем плане.

Метод микролинзирования позволил получить информацию о массе, расстоянии и скорости черной дыры.

  • Величина отклонения из-за интенсивной деформации пространства позволила команде Саху оценить, что черная дыра имеет массу 7 солнечных масс. Кроме того, она будет перемещаться по галактике со скоростью 160 000 километров в час (достаточно быстро, чтобы преодолеть расстояние от Земли до Луны менее чем за три часа). Это быстрее, чем у большинства других близлежащих звезд в этом регионе нашей галактики.
  • Команда Лама сообщает о несколько меньшем диапазоне масс, что означает, что объект может быть нейтронной звездой или черной дырой. По их оценкам, масса невидимого компактного объекта в 1,6-4,4 раза превышает массу Солнца. В верхней части этого диапазона объект будет черной дырой, а в нижней - нейтронной звездой.

В следующем видеоролике представлена дополнительная информация о необычном открытии Хаббла.

Важность обнаружения одиночной черной дыры

О существовании черных дыр звездной массы известно с начала 1970-х годов, но все измерения их массы до сих пор проводились в бинарных звездных системах. В них газ звезды-компаньона попадает в черную дыру и нагревается до такой высокой температуры, что испускает рентгеновские лучи. Массы черных дыр в рентгеновских бинарных системах можно оценить по их гравитационному воздействию на компаньонов. Оценки массы варьируются от 5 до 20 солнечных масс. Черные дыры, обнаруженные в других галактиках по гравитационным волнам, возникающим в результате слияний черных дыр с объектами-компаньонами, достигали 90 солнечных масс.

"Обнаружение одиночных черных дыр даст новую информацию о популяции этих объектов в Млечном Пути", — сказал Саху. Он ожидает, что его программа обнаружит больше свободно плавающих черных дыр в пределах нашей галактики.

Хотя это похоже на поиск иголки в стоге сена: ожидается, что только одно из нескольких сотен событий микролинзирования может быть вызвано изолированными черными дырами.

Подписывайтесь на нас
Back to top button