Астрономы обнаружили «невидимые» звезды

В 2016 году астрономы заметили нечто странное в данных космической обсерватории Gaia. Отдаленная звезда странным образом увеличивала свою светимость, а затем тускнела. Несколько недель спустя она снова светлела и снова тускнела.

По предположению, такое странное поведение было вызвано гравитацией невидимого объекта между нами и звездой, и он искривлял ткань пространства-времени, увеличивая и уменьшая светимость звезды.

Теперь астрономы выяснили, что это за невидимый объект: двойная звезда, расположенная на расстоянии 2,544 световых лет от основной, настолько тусклая, что мы не видим ее вообще. Тем не менее, основываясь на том, как гравитация звезды изменяет свет, астрономы смогли рассчитать ее массу, расстояние и орбиту системы.

Новые методы расчета могут быть способом обнаружения других скрытых массивных объектов в галактике Млечный Путь, таких, как миллионы одиночных черных дыр звездной массы.

По словам группы астрономов, большой ключ к пониманию природы системы заключался в том, что исходный объект постоянно осветлялся и затемнялся. Событие было названо Gaia16aye.

«Если у вас есть одна линза, вызванная одним объектом, то будет небольшой, неуклонный рост яркости, а затем будет плавное снижение, когда линза проходит перед удаленным источником и затем удаляется», — говорят ученые.

«В данном случае яркость звезды не только резко, а не плавно падала, но через пару недель она снова становилась больше, что очень необычно. За 500 дней наблюдений мы видели, как она сияла и уменьшалась пять раз».

Это предполагает двойной объект, производящий так называемую гравитационную микролинзу; эффект, предсказанный Эйнштейном, который происходит, когда гравитация объекта переднего плана заставляет пространство-время изгибаться, увеличивая что-то позади него.

В больших масштабах это позволяет изучать отдаленные объекты, но меньшие линзы также могут быть полезны.

В случае Gaia16aye микролинзы представляли собой сложную сеть областей с большим увеличением. Фоновые источники, передаваемые этими регионами, быстро проясняются, а затем снова тускнеют по мере движения.

Тщательное изучение этих закономерностей в событии микролинзирования Gaia16aye выявило двойную звездную систему под названием 2MASS19400112 + 3007533, где присутствуют две звезды — красные карлики с массами 57% и 36% от массы Солнца. Они вращаются вокруг общего центра тяжести каждые 2,88 земных года.

«Мы вообще не видим эту двойную систему, но только увидев эффекты, которые она создала, действуя в качестве линзы на фоновой звезде, мы смогли узнать о ней. Мы смогли определить период вращения системы, массы ее компонентов, их разделение, форму их орбит — в основном все — не видя света компонентов» — говорят исследователи.

Ученые надеются, что примененные методы помогут им найти черные дыры со звездной массой. На данный момент известно о нескольких десятках таких черных дыр. Их замечают, когда они взаимодействуют с объектами в пространстве вокруг них, например, когда они активно поглощают звезду, или когда они находятся в паре с обычной звездой.

На сегодняшний день, однако, одинокие дремлющие черные дыры остаются неуловимыми. Но если возможно найти невидимые красные карлики, масса которых в совокупности меньше массы Солнца, то подобные методы могут выявить черные дыры звездной массы, которые, как обычно принято, имеют нижний предел массы, примерно в пять раз превышающий массу Солнца.

Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.