Звезды намекают на необычную черную дыру, скрывающуюся в нашей Галактике
Изображения, полученные космическим телескопом «Хаббл», указывают на черную дыру среднего размера в звездном скоплении ω Центавра.
Изучая снимки из архива космического телескопа Хаббла за два десятилетия, астрофизики обнаружили то, что может свидетельствовать о наличии в Млечном пути черной дыры, по меньшей мере в 8200 раз массивнее Солнца.
Этот объект может стать второй по величине черной дырой, обнаруженной в нашей Галактике, если дальнейшие исследования смогут подтвердить выводы, описанные в журнале Nature. Это также может быть самый сильный кандидат на роль черной дыры промежуточной массы — объекта на загадочной нейтральной полосе между «сверхмассивными» черными дырами, которые, как считается, лежат в центре большинства галактик, и гораздо меньшими, весящими примерно столько же, сколько одна большая звезда.
Быстро движущиеся звезды
Астрофизик Максимилиан Хеберле из Астрономического института Макса Планка в Гейдельберге, Германия, и его коллеги изучили более 500 изображений ω Центавра (Омега Центавра), плотного скопления из 10 миллионов звезд, находящегося на расстоянии около 18 000 световых лет (5,43 килопарсека) от Солнечной системы. Изображения в основном были сделаны для калибровки инструментов Хаббла на протяжении многих лет.
Команда ученых объединила изображения, чтобы восстановить движение более 150 000 звезд в скоплении. По их словам, большинство звезд двигались так, как предсказывают теоретические модели. «Но были и те, кто двигался быстрее», — говорит Максимилиан Хеберле. Семь звезд, все близко к центру ω Центавра, двигались слишком быстро.
Это позволило предположить, что звезды были ускорены гравитационным притяжением массивного объекта, такого как черная дыра. Судя по скоростям звезд, ее масса должна составлять не менее 8200 солнечных масс, но может достигать 50 000 солнц.
При этом доказательства присутствия черной дыры «пока очень далеки от убедительных», говорит Джерри Гилмор, астрофизик из Кембриджского университета, Великобритания. В частности, данные пока не показывают никаких свидетельств искривления траекторий, как можно было бы ожидать от звезд, вращающихся вокруг массивного объекта.
В случае Стрельца А*, черной дыры массой 4,3 миллиона солнечных масс в центре Млечного Пути, годы наблюдений дали неопровержимое доказательство таких искривленных орбит, за что двое ведущих исследователей получили Нобелевскую премию в 2020 году. Космический телескоп Gaia также обнаружил несколько небольших «спящих» черных дыр благодаря движению звезд-компаньонов.
Большинство черных дыр было обнаружено за последние полвека путем обнаружения излучения, такого как рентгеновские лучи или радиоволны, производимого перегретым газом, который спирально движется в дыру; первым намеком на присутствие Стрельца А* был радиоисточник, хотя и не очень яркий. Но в ω Центавра таких выбросов обнаружено не было.
Таинственные объекты средней массы
Предполагаемая масса объекта-кандидата в ω Центавра помещает его прямо в диапазон черных дыр промежуточной массы, который, как обычно считается, охватывает от 100 до 100 000 солнечных масс.
На данный момент единственным убедительным доказательством существования черных дыр в этом диапазоне является обнаружение гравитационных волн, создаваемых двумя сливающимися черными дырами. Считается, что одно из таких событий, произошедшее в 2019 году, породило объект массой около 150 солнечных масс.
Поиск черных дыр среднего размера имеет долгую историю утверждений, которые позже были опровергнуты. Астрофизики давно подозревали, что некоторыми источниками «сверх-яркого» рентгеновского излучения могут быть черные дыры в этом диапазоне размеров.
Но теперь выяснилось, что большинство из этих кандидатов — нейтронные звезды, которые сияют необычайно ярко из-за перегрева вещества звезды-компаньона. «Скорее всего, они связаны с «нормальными» молодыми двойными системами», — говорит Джузеппина Фаббиано, астрофизик из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже.
Остаются сложные вопросы — в том числе, как некоторые черные дыры становятся такими массивными и являются ли они результатом множественных слияний, начиная с черных дыр звездной массы и заканчивая промежуточными массами, такими как масса объекта-кандидата ω Центавра.