Призраки Млечного Пути — более 90 процентов черных дыр в нашей галактике скрыты от глаз астрономов

Астрофизик Том Уэгг из Института Флэтайрон в Нью-Йорке вместе с коллегами провел масштабное компьютерное моделирование, чтобы оценить истинное количество черных дыр в Млечном Пути. Исследователи обнаружили, что подавляющее большинство звездных черных дыр в нашей галактике, более 90 процентов, являются одинокими странниками, не имеющими звезды-компаньона, что делает их практически невидимыми для современных телескопов. Результаты этого исследования были опубликованы на сервере научных препринтов arXiv.

Подумайте о Млечном Пути не как о сияющем городе, а как об огромном темном поле, где самые массивные его обитатели, черные дыры, прячутся от наших глаз. Астрономы давно подозревали, что те немногие черные дыры, которые мы научились находить в двойных системах, где они взаимодействуют со звездой, на самом деле являются скорее исключением.

Однако до сих пор именно они были единственными известными нам образцами. Новая работа группы Тома Уэгга предлагает первую всеобъемлющую виртуальную карту того, как на самом деле выглядит скрытое население нашей галактики.

Исследователи создали сложную симуляцию, которая прослеживает жизнь звезд в Млечном Пути на протяжении миллиардов лет. Эта модель учитывает все ключевые этапы: от рождения звезды до ее гибели, которая для самых крупных из них завершается колоссальным взрывом сверхновой.

Но самое интересное происходит в момент этого взрыва. Сверхновая, сжимаясь в черную дыру, может дать новорожденному объекту мощный «пинок», способный разогнать его до огромной скорости. Симуляция показала, что примерно три процента черных дыр получают такой сильный импульс, что навсегда покидают пределы Млечного Пути, улетая в пустоту межгалактического пространства.

Основной вывод модели поражает воображение: около девяносто одного процента всех черных дыр звездной массы, когда-либо родившихся в нашей галактике, сейчас существуют в полном одиночестве. Они не имеют ни звезды-компаньона, ни достаточного количества газа и пыли вокруг себя.

Именно наличие такого материала позволяет астрономам обнаруживать черные дыры по излучению, возникающему при его падении на объект. Одинокая же черная дыра почти идеально невидима, это буквально черный шар в черной пустоте, который можно заметить, только если он случайно пройдет на фоне более далекой звезды и исказит ее свет своим гравитационным полем.

Это открытие означает, что все наши текущие представления о черных дырах основаны на изучении очень маленькой и нехарактерной группы «социальных» черных дыр. Это все равно что судить о населении целой страны по жителям одного небольшого городка.

Модель также предсказывает, что черные дыры распределены по галактике не так, как обычные звезды. Они не концентрируются в тонком диске, а образуют своего рода более «раздутое» гало, простираясь дальше от плоскости Млечного Пути. Кроме того, симуляция выявила любопытную закономерность: самые массивные черные дыры чаще встречаются ближе к галактической плоскости, что дает ученым ценные подсказки о процессах их формирования.

К счастью, положение одиноких черных дыр не вечно будет оставаться тайной. Ученые возлагают большие надежды на новые данные, которые вскоре поступят с космических телескопов, таких как обсерватория Нэнси Грейс Роман, и наземных обзоров, подобных миссии Gaia.

Эти инструменты смогут регистрировать микролинзирование — уникальное явление, когда гравитация невидимой черной дыры действует как линза, ненадолго усиливая и искажая свет далекой звезды. Именно так астрономы надеются начать составлять каталог одиноких черных дыр, сверяя свои наблюдения с виртуальной картой, которую разработала команда Тома Уэгга.

В итоге исследование кардинально меняет наше представление о «демографии» черных дыр в Млечном Пути. Оно показывает, что мы видели лишь верхушку айсберга, а основная их масса — это невидимые одиночки, разбросанные по всей галактике. Это не только открывает новую страницу в астрономических наблюдениях, но и предоставляет мощный инструмент для проверки теорий о том, как рождаются, живут и умирают самые загадочные объекты во Вселенной.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях