Обнаружена невозможная чёрная дыра

Чёрные дыры обычно обнаруживают по свечению падающего в них вещества, но есть и другой способ.

Иллюстрация YU Jingchuan, Beijing Planetarium, 2019.

Астрономы обнаружили чёрную дыру, которая не может существовать в Галактике согласно общепринятым теориям. Теперь учёным предстоит объяснить, откуда она взялась.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.

Напомним, что чёрная дыра звёздной массы образуется на месте взрыва сверхновой, если масса взорвавшейся звезды превышала 30 солнечных. В Галактике сотни миллиардов звёзд и, по теоретическим оценкам, сотни миллионов чёрных дыр.

Однако обнаружено пока лишь около двадцати таких тел. Дело в том, что ещё совсем недавно можно было засечь лишь те чёрные дыры, которые входят в тесные двойные системы с обычными звёздами. В таких дуэтах мощная гравитация монстра перетягивает на себя вещество звезды. Падая на чёрную дыру, оно разогревается и испускает рентгеновские лучи. Это излучение и позволяет обнаружить хищницу.

Однако, по теоретическим расчётам, большинство чёрных дыр не имеют подобного донора. Они либо не входят в двойные системы, либо находятся слишком далеко от партнёра, чтобы красть у него вещество.

Можно ли обнаружить чёрную дыру во втором случае? Да, если выяснится, что звезда обращается вокруг невидимого тела, гравитация которого так велика, что речь может идти только о чёрной дыре.

Эта идея проста, но лишь недавно телескопы достигли такой точности наблюдений, чтобы астрономы могли приступить к систематическую поиску "невидимок".

Вооружившись китайским телескопом LAMOST, исследователи приступили к работе, напоминающей поиск иголки в стоге сена (напомним, что одна чёрная дыра приходится в среднем на тысячу звёзд). Обнаружив светило, обращающееся вокруг чего-то невидимого, они изучили его с помощью крупных инструментов: 10,4-метрового Gran Telescopio Canarias в Испании и 10-метрового Keck I в США

К своему огромному удивлению, авторы выяснили, что звезда массой в восемь солнечных обращается вокруг невидимого объекта за 79 дней. Расчёты показали, что тёмное небесное тело – это чёрная дыра массой от 55 до 79 солнц. Она получила обозначение LB-1.

"Чёрные дыры такой массы не должны существовать в нашей галактике, согласно большинству современных моделей звёздной эволюции", – отмечает первый автор статьи Цзифэн Лю (Jifeng Liu) из Национальной астрономической обсерватории Китая.

Согласно господствующим теориям, после взрыва сверхновой в Млечном Пути не может образоваться чёрная дыра массой более 20 солнц.

"Мы думали, что очень массивные звёзды с химическим составом, типичным для нашей галактики, должны терять большую часть своего газа в мощных звёздных ветрах, когда они приближаются к концу своей жизни. Поэтому они не должны оставлять после себя такой огромный остаток. LB-1 вдвое больше, чем, как мы думали, это возможно. Теперь теоретикам придётся взять на себя задачу объяснить её формирование", – рассказывает учёный.

Отметим, что чёрные дыры звёздной, но неожиданно большой массы были ранее обнаружены благодаря гравитационным волнам. Однако эти открытия относились к далёким галактикам. Теперь выяснилось, что подобные объекты есть и в Млечном Пути.

"Это открытие заставляет нас пересмотреть наши модели формирования чёрных дыр звёздной массы, – говорит директор гравитационной обсерватории LIGO Дэвид Рейтц (David Reitze), не участвовавший в исследовании Лю и коллег.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что чёрные дыры могут расти, многократно сливаясь друг с другом, и о том, что маленькие чёрные дыры могут красть вещество у собратьев-гигантов.