Обнаружена дремлющая черная дыра за пределами галактики Млечный Путь

«Впервые наша команда собралась вместе, чтобы сообщить об открытии черной дыры, а не отвергнуть ее открытие», — говорит руководитель исследования Томер Шенар, научный сотрудник Амстердамского университета в Нидерландах.

Команда обнаружила, что звезда, породившая черную дыру, исчезла без каких-либо признаков мощного взрыва.

«Мы нашли иголку в стоге сена», — говорит Шенар. Хотя были предложены и другие подобные кандидаты в черные дыры, команда утверждает, что это первая «спящая» черная дыра звездной массы, которая была обнаружена за пределами галактики Млечный Путь.

Черные дыры звездной массы образуются, когда массивные звезды коллапсируют под действием собственной гравитации. В двойной системе, состоящей из двух звезд, вращающихся вокруг друг друга, этот процесс оставляет после себя черную дыру на орбите со светящейся звездой-компаньоном. Черная дыра является «спящей», если не излучает высокие уровни рентгеновского излучения, как обычно обнаруживаются такие черные дыры.

Открытие было сделано благодаря 6 годам наблюдений, проведенных с помощью Очень большого телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO).

«Невероятно, что мы почти не знаем о каких-либо спящих черных дырах, учитывая то, какими их считают обычные астрономы», — объясняет соавтор Пабло Маршан из Лёвенского университета. Недавно обнаруженная черная дыра по меньшей мере в 9 раз превышает массу Солнца и вращается вокруг горячей голубой звезды, масса которой в 25 раз превышает массу Солнца.

Спящие черные дыры особенно трудно обнаружить, поскольку они мало взаимодействуют с окружающей средой.

«Уже более двух лет мы ищем такие бинарные системы черных дыр», — говорит соавтор Юлия Боденштайнер, научный сотрудник ESO в Германии. «Я была очень взволнована, когда услышал о VFTS 243, который является наиболее убедительным кандидатом, о котором сообщалось на сегодняшний день».

Чтобы найти VFTS 243, команда обыскала почти 1000 массивных звезд в районе туманности Тарантул Большого Магелланова Облака, выискивая те, у которых могут быть черные дыры в качестве компаньонов. Идентифицировать этих спутников как черные дыры чрезвычайно сложно, поскольку существует множество альтернативных возможностей.

«Как исследователь, разоблачивший в последние годы потенциальные черные дыры, я крайне скептически отнесся к этому открытию», — говорит Шенар.

Скептицизм разделяет соавтор Карим Эль-Бадри из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт (CfA), которого Шенар называет «разоблачителем черных дыр».

«Когда Томер попросил меня перепроверить его выводы, у меня были сомнения. Но я не смог найти правдоподобного объяснения данным, которые не включали бы черную дыру», — объясняет Эль-Бадри.

Открытие также позволяет команде получить уникальный взгляд на процессы, сопровождающие образование черных дыр. Астрономы считают, что черная дыра звездной массы образуется в результате коллапса ядра умирающей массивной звезды, но остается неясным, сопровождается ли это мощным взрывом сверхновой.

«Звезда, сформировавшая черную дыру в VFTS 243, похоже, полностью разрушилась без каких-либо признаков предыдущего взрыва», — объясняет Шенар. «Доказательства этого сценария «прямого коллапса» появились недавно, но наше исследование, возможно, дает одно из самых прямых указаний. Это имеет огромное значение для происхождения слияний черных дыр в космосе».

Черная дыра в VFTS 243 была обнаружена в ходе шестилетних наблюдений туманности Тарантул с помощью многоэлементного спектрографа с большой решеткой (FLAMES) на Очень Большом Телескопе. FLAMES позволяет астрономам одновременно наблюдать более сотни объектов, что значительно экономит время работы телескопа по сравнению с изучением каждого объекта по отдельности.

Работа была опубликована сегодня в журнале Nature Astronomy.