Обнаружена самая близкая к Земле черная дыра, долгое время остававшаяся незамеченной
Черные дыры, возможно, самые загадочные объекты во Вселенной, до сих пор остаются во многом непонятными. Большинство из них, обнаруженных до сих пор, были открыты благодаря свету, излучаемому их аккреционными дисками. Однако некоторые из них гораздо сложнее наблюдать, в частности, из-за типа излучения, с которым они взаимодействуют, или из-за отсутствия взаимодействия с другими объектами или материей (отсутствие аккреционного диска). Один из таких "космических монстров", который до сих пор оставался незамеченным из-за отсутствия у него аккреционного диска, был недавно обнаружен. Считается, что это самая близкая к Земле черная дыра из когда-либо обнаруженных. Находясь на расстоянии всего 1550 световых лет от нас, она была бы практически на нашем космическом "заднем дворе" (чтобы дать представление о близости с космической точки зрения).
Известно, что черные дыры обладают настолько сильным гравитационным воздействием, что даже свет попадает в них не в состоянии вырваться. Чаще всего они обнаруживаются по свету, исходящему от притягиваемой и пожираемой материи (газа и "пыли"), который обычно образует огромные кольца света на их внешних краях. Силы, взаимодействующие в них, могут быть настолько интенсивными, что они проецируют струи материи и света на расстояния более миллионов километров.
Однако черные дыры труднее наблюдать, когда вблизи них мало или вообще нет объектов, способных взаимодействовать с ними. Поэтому такие "невзаимодействующие" черные дыры остаются незамеченными в глубинах космоса, и их чрезвычайно трудно изучать. "Мы пока не знаем, как эти невзаимодействующие черные дыры влияют на галактическую динамику Млечного Пути", — говорит Суканья Чакрабарти, научный сотрудник кафедры физики и астрономии имени Пей-Линг Чан в Университете Алабамы в Хантсвилле, США, и ведущий автор нового исследования. Хотя в настоящее время трудно оценить их точное количество, "если они многочисленны, то вполне могут повлиять на формирование нашей галактики и ее внутреннюю динамику", — добавляет она.
По словам эксперта в новом исследовании, предварительно опубликованном на , большинство этих черных дыр нового типа развиваются в бинарных системах (в сопровождении звезды) и испускают рентгеновское излучение, благодаря взаимодействию со своей звездой. "Когда элементы звезды попадают в этот глубокий гравитационный потенциальный колодец, мы можем наблюдать рентгеновское излучение", — говорит Чакрабарти.
Кроме того, орбита этих взаимодействующих систем будет иметь тенденцию к короткопериодичности. Орбита вновь обнаруженной черной дыры составит всего 185 дней, тем более что она будет находиться достаточно далеко от своей звезды, чтобы не поглощать ее. "Это новая популяция, которую мы только начинаем открывать и которая прольет свет на формирование черных дыр", — говорит Питер Крейг, докторант Рочестерского технологического института и соавтор нового исследования.
Черная дыра в 12 раз больше массы Солнца
Чтобы обнаружить черную дыру, ученые в новом исследовании проанализировали почти 200 000 бинарных звезд с помощью космического телескопа Gaia ЕКА. Также были использованы и другие ресурсы, такие как данные с Automated Planet Finder в Калифорнии, гигантского Магелланова телескопа в Чили и обсерватории WM Keck на Гавайях. Целью исследования было обнаружение небесных тел с большой массой, но чья светимость обусловлена одной видимой звездой.
Проведенные спектроскопические измерения позволили обнаружить притяжение черной дыры к своей звезде, масса которой была бы более или менее эквивалентна массе Солнца. "Притяжение черной дыры к видимой солнцеподобной звезде можно определить на основе этих спектроскопических измерений, которые дают нам скорость прямой видимости из-за доплеровского сдвига", — объясняет Чакрабарти. Эффект Доплера - это изменение частоты волны, воспринимаемое наблюдателем, сравнимое с эффектом свиста при изменении звука поезда, проходящего через станцию на большой скорости, или скорой помощи в движении.
Эти анализы также позволили определить массу черной дыры, сопровождающей звезду. Странно, но прежде чем исследователи обнаружили, что это черная дыра, они выяснили, что звезда вращается вокруг невидимого объекта, масса которого в 12 раз больше массы Солнца. Затем исследователи пришли к выводу, что это черная дыра, которая долгое время оставалась незамеченной, несмотря на то, что она находится на расстоянии всего 1550 световых лет от Земли. Таким образом, это будет самая близкая к нашей планете черная дыра из когда-либо обнаруженных.
По оценкам авторов нового исследования, в нашей галактике существует около миллиона видимых звезд, вращающихся вокруг массивных "невидимых" черных дыр. Однако это все еще очень расплывчатая оценка, учитывая сотни миллиардов звезд в нашей галактике. "Поэтому нам, вероятно, потребуется некоторое время, чтобы понять их демографические характеристики, как они формируются, и чем эти черные дыры отличаются - или похожи - на более известную популяцию взаимодействующих и сливающихся черных дыр", — заключает Чакрабарти.