Астрономы обнаружили чёрную дыру нового типа

Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Science, ученые, возможно, обнаружили самую маленькую черную дыру из когда-либо открытых. Это стало возможным благодаря новой методике, которая объединяет несколько наборов данных.
Исследователи полагают, что черная дыра примерно в 3,3 раза массивнее Солнца и находится в двойной системе J05215658, которая расположена на расстоянии около 10 000 световых лет от внешнего края диска Млечного пути. Хотя для подтверждения малой массы черной дыры требуются дополнительные исследования, существует вероятность того, что этот объект является частью таинственного класса маленьких черных дыр. Эти объекты не были обнаружены в прошлом, так как никто не понимал как именно их искать.

Могут ли существовать маленькие черные дыры?

Большинство наблюдаемых черных дыр примерно в 5-15 раз массивнее Солнца, однако это не значит, что все черные дыры во Вселенной такого размера. Отчасти дело в том, что массивные и сверхмассивные черные дыры намного проще обнаружить. Когда такие объекты вращаются вокруг звезд в двойных системах, то притягивают к себе материал от своих спутников. Этот процесс аккреции испускает рентгеновское излучение, которое можно наблюдать в телескопах.
Маленькие черные дыры, которые всего лишь в два-пять раз массивнее Солнца, при условии, что они существуют, похоже, не производят эту рентгеновскую сигнатуру, что делает эти объекты невидимыми для ученых. Когда звезда становится сверхновой, последующая эволюция звезды определяется ее массой. Небольшие звезды становятся нейтронными звездами — самыми плотными объектами во Вселенной, в то время как большие звезды коллапсируют в черные дыры. Однако исследователи пока не могут сказать, насколько массивной должна быть звезда, чтобы стать черной дырой. Не исключено, что существует промежуточный процесс, в котором звезда временно становится нейтронной звездой, а затем эволюционирует в черную дыру.

Ученые хотели выяснить, есть ли что-нибудь общее между самыми массивными известными на сегодня нейтронными звездами (масса которых примерно в 2,1 раза больше массы Солнца) и наименее массивными черными дырами, масса которых не превышает пяти солнечных масс.
Чтобы заполнить этот пробел, команда исследователей провела скрининг наблюдений около 100 000 звезд в Млечном Пути, используя эксперимент по эволюции галактик Обсерватории Апач-Пойнт (APOGEE). Ученые искали признаки звезд в двойных системах с черными дырами почти так же, как некоторые исследователи экзопланет ищут миры вокруг других звезд. Наблюдая, как звезды влияют на гравитацию от близлежащих объектов, команда сузила поиски до нескольких сотен кандидатов, у которых могут быть спутники. Затем исследователи использовали данные автоматизированной съемки сверхновых звезд (ASAS-SN) для дальнейшего поиска нужной системы. В результате объединив два набора данных, ученые нашли ту самую звезду. Как пишет издание Vice, новый способ оказался невероятно эффективным в поиске ранее невидимых объектов.

Рисунок, иллюстрирующий разрыв в массах между звездами нейтронов и черными дырами

Несмотря на то, что согласно наиболее вероятным оценкам, масса равная 3,3 массы Солнца, исследователи не исключают, что объект J05215658 потенциально может оказаться примерно в пять раз массивнее Солнца. Ранее были обнаружены несколько других черных дыр, о массе которых исследователи спорят до сих пор, поэтому в данный момент нельзя с уверенностью сказать о том, что новый объект — самая маленькая из всех известных сегодня черных дыр. Тем не менее, само предположение о том, что самые загадочные объекты во Вселенной могут быть еще таинственнее, вероятно, не должно нас удивлять.