За пределами нашей галактики впервые была обнаружена черная дыра
Метод обнаружения оказался очень простым.
Если они не поглощают материал активно, чем большинство черных дыр звездных масс, они не испускают излучения, которое мы можем обнаружить. Следовательно, мы должны прибегнуть к другим средствам их обнаружения - например, к поиску звезд, которые, кажется, находятся на двойной орбите без ... ничего.
Теперь астрономам впервые удалось с помощью этого метода найти черную дыру за пределами галактики Млечный Путь.
По движению вращающейся звезды они определили относительно небольшую черную дыру в Большом Магеллановом Облаке, карликовой галактике, вращающейся вокруг Млечного Пути на расстоянии около 160 000 световых лет.
Черная дыра, получившая название NGC 1850 BH1, была обнаружена, как вы уже догадались, в NGC 1850, скоплении из тысяч звезд. Обнаружение предполагает, что этот метод действительно может оказаться ключом к обнаружению черных дыр в густонаселенных скоплениях звезд, в Млечном Пути и за его пределами.
“Подобно Шерлоку Холмсу, выслеживающему преступную банду по ее ошибкам, мы смотрим на каждую звезду в этом скоплении с увеличительным стеклом в одной руке, пытаясь найти доказательства наличия черных дыр, но не наблюдая их напрямую“, - говорит астрофизик Сара Сарачино из Ливерпульского университета Джона Мура в Великобритании.
“Показанный здесь результат представляет собой только одного из разыскиваемых преступников, но когда вы его нашли, вы уже на пути к обнаружению многих других в разных группах“.
Большинство черных дыр, обнаруженных нами за пределами Млечного Пути, выдало себя из-за излучения, которое извергается, когда они активны. Сама черная дыра не излучает излучения, но падающий на нее материал излучает - на самом деле, очень много излучения.
С 2015 года мы также обнаружили растущее количество черных дыр от гравитационных волн, мельчайших волн, которые они генерируют в пространстве-времени при столкновении двух объектов. Однако, несмотря на все эти достижения, это все еще капля в космическом океане.
Астрономы подсчитали, что только в Млечном Пути может быть 100 миллионов черных дыр звездной массы. Мы не обнаружили даже такого количества объектов, а это означает, что в нашем понимании этих загадочных объектов есть довольно существенные пробелы.
Однако поведение объектов вокруг черных дыр может быть верным признаком их присутствия. Хотя они могут быть физически маленькими и темными (черная дыра, в 11 раз превышающая массу Солнца, будет иметь горизонт событий всего 65 километров в поперечнике), они все же оказывают гравитационное влияние на пространство вокруг них. Например, когда черная дыра захватывает звезду на двойной орбите, эта звезда начинает двигаться характерным образом. Хотя с того расстояния, на котором мы наблюдаем, может показаться, что она стоит неподвижно, ее свет изменится: длина волны будет увеличиваться по мере удаления звезды от нас и сокращаться по мере ее движения к нам.
“Подавляющее большинство [черных дыр] можно открыть только динамически“, - говорит астроном Стефан Дрейцлер из Геттингенского университета в Германии. “Когда они образуют систему со звездой, они будут влиять на ее движение тонким, но заметным образом, поэтому мы можем найти их с помощью сложных инструментов“.
Сарачино и ее команда собрали данные за два года с помощью Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) Очень большого телескопа, а затем проанализировали эти данные в поисках изменений длины волны, которые указывают на двойную звезду, исключая любую систему с видимым спутником.
Результатом всей этой кропотливой работы стало открытие NGC 1850 BH1. Его звезда-компаньон примерно в 5 раз больше массы Солнца и находится в самом конце своей жизни на главной последовательности. Это очень близко к черной дыре, с орбитальным периодом всего 5 дней - настолько близко, что, когда звезда надувается и начинает умирать, материал, вероятно, начнет перекачиваться в черную дыру.
Но есть еще одна причина, по которой открытие так увлекательно. Звездное скопление NGC 1850 очень молодо с космической точки зрения - ему всего 100 миллионов лет. NGC 1850 BH1 представляет собой потенциал для обнаружения еще более молодых черных дыр, которые, в свою очередь, могут помочь нам понять, как эти объекты формируются и развиваются.
Обнаружение черных дыр в молодых звездных скоплениях может помочь нам понять этапы эволюции между массивной звездой и нейтронной звездой или черной дырой, а также статистику населения черных дыр в звездных скоплениях. Поскольку астрономы считают, что столкновения черных дыр и нейтронных звезд наиболее вероятны в звездных скоплениях, это также имеет значение для самой области гравитационно-волновой астрономии.
“Каждое наше обнаружение будет иметь важное значение для нашего будущего понимания звездных скоплений и черных дыр в них“, - отмечает астроном Марк Гилес из Университета Барселоны в Испании.