Физики обнаружили первую «тройную черную дыру»

Многие обнаруженные на сегодняшний день черные дыры, по-видимому, являются частью двойных систем. Такие системы состоят из черной дыры и вторичного объекта — например, звезды, гораздо более плотной нейтронной звезды или другой черной дыры — которые вращаются по спирали вокруг друг друга, притягиваемые гравитацией черной дыры, образуя тесную орбитальную пару.

Теперь удивительное открытие расширяет представление о черных дырах и способах их формирования.

В своем исследовании физики из Массачусетского технологического института и Калтеха сообщают, что они впервые наблюдали «тройную черную дыру». Новая система содержит центральную черную дыру (V404 Cygni — расположенная примерно в 8000 световых годах от Земли) в процессе поглощения небольшой звезды, которая движется по спирали очень близко к черной дыре каждые 6,5 дней — конфигурация, похожая на конфигурацию большинства двойных систем.

Но удивительно, что вторая звезда, похоже, также вращается вокруг черной дыры, хотя и на гораздо большем расстоянии. Физики подсчитали, что этот далекий компаньон совершает оборот вокруг черной дыры каждые 70 000 лет и находится на расстоянии 3500 астрономических единиц от черной дыры (1 а.е. — расстояние между Землей и Солнцем). Другими словами, внешняя звезда находится в 3500 раз дальше от черной дыры, чем Земля от Солнца. Это также равно 100 расстояниям между Плутоном и Солнцем.

То, что черная дыра, похоже, гравитационно удерживает объект на таком большом расстоянии, заставляет задуматься о происхождении самой черной дыры. Считается, что черные дыры образуются в результате взрыва умирающей звезды — процесса, известного как сверхновая, при котором звезда выбрасывает огромное количество энергии и света в последнем взрыве, прежде чем коллапсировать в невидимую черную дыру.

Однако открытие ученых предполагает, что если недавно обнаруженная черная дыра возникла в результате типичной сверхновой, то энергия, которую она высвободила бы перед коллапсом, вытолкнула бы все слабо связанные объекты на ее окраинах. Вторая, внешняя звезда, таким образом, не должна все еще быть где-то поблизости.

Вместо этого ученые подозревают, что черная дыра образовалась в результате более мягкого процесса «прямого коллапса», в котором звезда просто обрушивается на себя, образуя черную дыру без последней драматической вспышки. Такое мягкое происхождение вряд ли потревожит какие-либо слабо связанные гравитацией, далекие объекты.

Поскольку новая тройная система включает очень далекую звезду, это позволяет предположить, что черная дыра в ней родилась в результате более мягкого, прямого коллапса. И хотя астрономы веками наблюдали за более бурными сверхновыми, новая тройная система может стать первым доказательством существования черной дыры, образовавшейся в результате этого более мягкого процесса.

Ученые также заметили, что внешняя звезда находится в процессе превращения в красного гиганта — фаза, которая происходит в конце жизни звезды. Основываясь на этом звездном переходе, они определили, что внешней звезде около 4 миллиардов лет. Учитывая, что соседние звезды рождаются примерно в то же время, команда приходит к выводу, что тройке черных дыр также 4 миллиарда лет.

«Мы думаем, что большинство черных дыр образуются в результате мощных взрывов звезд, но наше открытие помогает поставить это под сомнение», — говорит автор исследования Кевин Бердж. «Эта система очень интересна для изучения эволюции черных дыр, а также поднимает вопросы о том, существуют ли еще тройные системы».