Астрономы обнаружили самую маленькую черную дыру из когда-либо найденных

Черные дыры бывают разных размеров, от скромных, в несколько раз больше массы Солнца, до сверхмассивных монстров в центрах галактик. Но теперь ученые из Университета штата Огайо утверждают, что обнаружили самую маленькую черную дыру из когда-либо обнаруженных, которая может представлять совершенно новый класс объектов.

Долгое время считалось, что черные дыры бывают двух размеров. Существуют черные дыры звездной массы, которая в 5-30 раз превышает массу Солнца. И на другом конце шкалы находятся сверхмассивные черные дыры, скрывающиеся в центрах галактик и имеющие массы в несколько миллионов Солнц.

Но все это не похоже на полную картину. Самый очевидный разрыв лежит в середине — прыжок с 30 до миллиона — это настоящий скачок. Считается, что «средние» черные дыры заполняют его массами от 100 до 10000 Солнц. Начинают накапливаться доказательства того, что эти средние дыры существуют.

В верхней части шкалы утверждается, что должен быть введен новый класс «ультрамассивных черных дыр», чтобы описать те, у которых массы более 10 миллиардов Солнц.

Но есть и еще один недостаток на нижнем уровне. Когда звезды разрушаются под действием собственной гравитации, они либо образуют черные дыры, либо плотные, нейтронные звезды. Кажется, предел составляет около 2,1 масс Солнца — если масса звезда меньше этой, она коллапсирует в нейтронную звезду, а после этого предела становится черной дырой. Тогда возникает вопрос: где все черные дыры между 2,1 и 5 солнечными массами?

Ученые в новом исследовании намеревались выяснить, существуют ли черные дыры в этом диапазоне. Для этого они тщательно изучили данные, собранные экспериментом по галактической эволюции Apache Point Observatory (APOGEE), который измеряет световые спектры звезд.

Исследователи искали изменения в свете от тех звезд, которые могут указывать на то, что они вращаются вокруг невидимого объекта. Из 100 000 звезд в каталоге они сосредоточились на 200, которые были особенно интересны. Затем они собрали тысячи изображений каждой звезды из All-Sky Automated Survey for Supernovae (Автоматизированный обзор сверхновых видимого неба, ASAS-SN).

Из всего этого команда ученых изолировала одного потенциального кандидата. Красный гигант, известный как 2MASS J05215658 + 4359220, кажется, вращается вокруг какого-то объекта. При дальнейшем рассмотрении астрономы вычислили вероятную черную дыру массой в 3,3 солнечных масс.

«То, что мы здесь сделали, — это новый способ поиска черных дыр, но мы также потенциально идентифицировали первую черную дыру с малой массой, о которых астрономы ранее не знали», — говорит Тодд Томпсон, ведущий автор исследования. «Массы объектов рассказывают нам об их образовании и развитии, и они рассказывают нам о своей природе».

Исследование было опубликовано в журнале Science.