Таинственный сигнал намекает на самую маленькую из когда-либо обнаруженных черных дыр

Звезда, причудливо покачивающаяся в космосе, может быть указателем одного из самых востребованных объектов в галактике.

Примерно в 5825 световых годах от Земли была замечена движущаяся красная гигантская звезда. как будто в медленном орбитальном танце с бинарным спутником. Проблема? Там, где должен быть бинарный компаньон, совершенно нет света.

Становится интереснее. Основываясь на поведении красного гиганта, астрономы под руководством Сун Вана из Китайской академии наук определили, что масса невидимого объекта всего в 3,6 раза превышает массу Солнца. Это может быть только одно: черная дыра миниатюрных размеров, которая находится посреди загадочной пустоты в данных, известной как нижняя массовая дыра.

Она могла иметь название G3425. Согласно анализу, мы можем многое узнать о крошечных черных дырах.

«Редкое открытие G3425 предоставляет доказательства существования черных дыр с разницей в массах в невзаимодействующих двойных системах. , которую трудно обнаружить с помощью рентгеновского излучения», — пишут исследователи в своей статье.

Более того, формирование ее удивительно широкой круговой орбиты бросает вызов современным теориям эволюции двойных звезд и теориям взрыва сверхновых».

Черные дыры представляют собой континуум сверхплотных объектов, которые формируются из остатков ядер мертвых звезд после того, как у них заканчивается топливо и они коллапсируют под действием силы тяжести. Белые карлики образуются из звезд, масса которых примерно в восемь раз превышает массу Солнца, а верхний предел массы составляет примерно в 1,4 раза больше массы Солнца.

Тяжелые объекты становятся еще более плотными; это нейтронные звезды с массой примерно до 2,3 солнечных (хотя диапазоны масс могут немного перекрываться).

Согласно нашим лучшим моделям, при массе выше 2,3 солнечных масс нейтронная звезда больше не может выдерживать внутреннее давление силы тяжести. Она должна полностью схлопнуться, образовав черную дыру.

Именно здесь вступает в игру разница в массах. Мы обнаружили крайне мало кандидатов в черные дыры с массами ниже пяти солнечных. Либо мы действительно плохо их находим, либо что-то мешает им сформироваться.

На самом деле то, что мы действительно плохо их находим, не совсем выходит за рамки возможного. Если они не растут активно (процесс, который генерирует рентгеновское излучение из материала, циркулирующего вокруг черной дыры под сильным гравитационным воздействием), черные дыры очень трудно обнаружить. Они могут оказывать влияние на окружающие их объекты, но чем меньше черная дыра, тем менее выражен этот эффект.

Однако миссия Европейского космического агентства «Гайя» дает нам отличный инструмент для поиска невидимого. Долгосрочная миссия составит карту Млечного Пути в трех измерениях, включая движение и скорость звезд. Это означает, что когда мы находим звезду, которая, кажется, танцует ни с чем, мы теперь можем присмотреться поближе, чтобы увидеть, что там может быть, а может и не быть.

Именно это привело команду Вана к G3425. Они использовали спектроскопию многообъектного спектроскопического телескопа с большой апертурой Китайской академии наук, чтобы найти изменения в свете звезды, когда она движется вокруг взаимного центра тяжести двойной системы, а также использовали данные Gaia. для поиска движения звезд в космосе.

Красный гигант в G3425 имеет предполагаемую массу около 2,7 Солнца. И его движение предполагает, что он находится на относительно широкой орбите, и ему требуется около 880 дней, чтобы обойти общий центр тяжести с объектом, масса которого, по расчетам, примерно в 3,6 раза превышает массу Солнца.

Эта орбита, согласно данным моделирование команды довольно циклично. Другие черные дыры звездной массы в двойных системах имеют тенденцию иметь эллиптические орбиты. Круговая орбита означает, что двойная система долгое время была стабильной и невозмущенной; это не совсем соответствует нашему пониманию двойных черных дыр, поскольку сверхновая, порождающая черную дыру, может создать довольно сильное возмущение, выбивая саму черную дыру либо из строя, либо проносясь по пространству на высоких скоростях.

G3425 вызывает некоторые вопросы. Но там могут быть и ответы. Лучший способ получить эти ответы — найти больше черных дыр малой массы, разбросанных по всей галактике, и использовать статистические данные, чтобы выяснить, как могут образовываться черные дыры, основываясь на том, что мы обнаружили.

«Будущие спектроскопические и астрометрические наблюдения, — пишут исследователи, — могут помочь обнаружить маломассивную популяцию двойных черных дыр с различными параметрами и дать глубокое понимание формирования и эволюции двойных систем».

Исследование опубликовано в журнале Nature.