Астрономы открыли самую близкую к Земле черную дыру звёздной массы, до неё оказалось "всего" тысяча световых лет.

Астрономы из Европейской южной обсерватории (ESO) и ряда других исследовательских организаций открыли черную дыру совсем недалеко от Земли, по космическим меркам. От Солнечной системы до неё примерно 1100 световых лет. Она ближе к Солнечной системе, чем все остальные, известные на сегодняшний день чёрные дыры.

Представления художника об орбитах объектов в тройной системе HR 6819. У внутренней двойной звезды, один из компонентов – обычная звезда (голубая орбита), а вторая – только что открытая черная дыра (красная орбита). Третья звезда системы находится на уда

На звездной карте красным кружком обозначено положение тройной системы HR 6819, в созвездии Телескопа южного полушария. На карту нанесено большинство звезд, видимых на небе невооруженным глазом при хороших атмосферных условиях. (ESO, IAU and Sky & Telesco

Широкоугольное изображение области неба в южном созвездии Телескопа, где находится HR 6819 (в центре). Составлено на основе цифрового обозрения неба DSS2. (ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin)

Открыть чёрную дыру удалось потому, что она входит в тройную систему звезд HR 6819, которая, видна даже невооруженным глазом, её звёздная величина 5,35^m. Астрономы обнаружили её, отслеживая движения двух других звезд-компаньонов. Для этого даже не понадобился крупный телескоп. Исследователи использовали 2.2-метровый телескоп MPG/ESO в обсерватории ESO Ла Силья в Чили. Авторы открытия говорят, что найденная система может оказаться лишь «верхушкой айсберга», и в будущем может быть обнаружено множество подобных черных дыр.

Вначале астрономы изучали систему HR 6819 в созвездии Телескопа в рамках своего исследования двойных звездных систем, поскольку считали, что в системе только две звезды. Однако, когда они проанализировали свои наблюдения, то были изумлены: в системе присутствовало третье невидимое тело. Наблюдения на спектрографе FEROS показали, что одна из двух видимых звезд обращается вокруг скрытого компаньона за 40 дней. Необходимые для надёжного определения этого периода наблюдения продолжались несколько месяцев. Другая звезда находится на большом расстоянии от этой внутренней пары, поэтому её период пока определить не успели.

Исследуя орбиту видимой звезды внутренней пары, астрономы смогли вычислить массу её невидимого компаньона. Она составляет, по меньшей мере, 4 массы Солнца. Недоступный телескопу объект такой массы в данных условиях может быть только черной дырой. Объекты внутренней пары имеют примерно одинаковые массы и круговые орбиты.

Скрытая черная дыра в HR 6819 – одна из самых первых обнаруженных черных дыр звездной массы, которые не взаимодействуют активно со своим окружением и потому остаются поистине черными. Чаще всего чёрные дыры обнаруживают по тому излучению, которое создаёт падающее на них вещество. На сегодняшний день астрономы нашли в нашей Галактике всего пару десятков черных дыр. Почти все они активно взаимодействуют со своим окружением и выдают свое присутствие мощным рентгеновским излучением, возникающим при этом взаимодействии. Но по оценке астрофизиков за время жизни Млечного Пути в черные дыры в конце своей эволюции должны были превратиться сотни миллионов звезд. Открытие «спящей» невидимой черной дыры в HR 6819 подсказывает, где могут находиться многие пока скрытые от астрономов черные дыры Млечного Пути.

Астрономы уже предполагают, что их находка может пролить свет и на поведение системы LB-1 в созвездии Близнецов, где в 2019 году тоже была обнаружена чёрная дыра звёздной массы. Правда, там оценки дают массу чёрной дыры почти 70 солнечных масс, что более чем вдвое превышает теоретическую максимальную массу чёрных дыр звёздной массы. Эта система тоже может оказаться тройной, хотя чтобы это доказать, надо провести еще дополнительные наблюдения. LB-1 находится несколько дальше от Земли (15 000 световых лет), но по астрономическим меркам это всё равно довольно близко.

Вероятно, существует значительно больше подобных систем. Находя и исследуя их, мы можем многое узнать об образовании и эволюции редких звезд, которые начинают свою жизнь с массами более 8 солнечных, а заканчивают ее взрывом сверхновой, после которого остается черная дыра.

Открытие тройных систем с внутренней парой и третьей удаленной звездой может оказаться интересным и для изучения слияния звёзд и чёрных дыр, сопровождающимся выделением огромной энергии. При таких событиях могут испускаться достаточно мощные гравитационные волны, которые можно зарегистрировать на Земле. Некоторые астрономы полагают, что слияния могут происходить в системах, где внутренняя пара состоит из двух черных дыр или черной дыры и нейтронной звезды. Удаленная звезда может гравитационно воздействовать на внутреннюю пару таким образом, что дает толчок её слиянию и излучению гравитационных волн. Хотя в HR 6819 и LB-1 только по одной черной дыре и нет нейтронных звезд, эти системы все же могут помочь понять, как именно в тройных звездных системах могут происходить столкновения звезд.

По материалам пресс релиза ESO.