Астрономы впервые в истории идентифицировали спящую чёрную дыру, которая безобидно существует в двойной системе VFTS 243 со звездой-компаньоном на «окраине» Млечного Пути в галактике-спутнике Большое Магелланово Облако.

В прошлом году учёные уже сообщали миру об обнаружении спящей чёрной дыры, однако в тот раз их «улики» оказались недостаточно убедительными. На этот раз астроном Томер Шенар из Амстердамского университета и его коллеги уверены, что им удалось «отыскать иголку в стоге сена». Исследователи впервые идентифицировали неактивную чёрную дыру в двойной системе VFTS 243. Пара из звезды и бывшей звезды (чёрной дыры звёздной массы) обитает в яркой туманности Тарантул – колыбельной звёзд Большого Магелланова Облака.

Чёрные дыры – чрезвычайно хитрые «звери». Их экстремальная плотность генерирует насколько мощное гравитационное поле, что даже свет – самые быстрые частицы во Вселенной – не может избежать его притяжения. Когда чёрная дыра находится в процессе активного и зрелищного поглощения очередной жертвы либо в процессе аккреции газов из окружающего пространства, она излучает мощнейший поток рентгеновского излучения. Однако в перерывах между приёмами пищи эти объекты погружаются в «режим радиомолчания», вследствие чего их становится практически невозможно обнаружить. Впрочем, иногда их может выдать гравитация, которая никуда не девается даже у неактивных чёрных дыр.

Если чёрная дыра звёздной массы является частью двойной системы вроде VFTS 243, движение её компаньона на орбите будет весьма специфическим. Со стороны может выглядеть, будто звезда вращается вокруг пустого места. Однако далеко не всегда тёмный компаньон двойной звезды является чёрной дырой. В частности, астрономам уже не раз приходилось обманываться, принимая за неактивные чёрные дыры маленькие и тусклые звёзды. Шенар и его коллеги из Смитсоновской астрофизической обсерватории и Европейской южной обсерватории уже много лет занимаются проверкой и опровержением подобных открытий, однако это вовсе не значит, что они не верят в существование неактивных чёрных дыр.

 По словам Джулии Боденстейнер, последние два года их команда занимается поиском двойных звёздных систем с «невидимым» компаньоном. В центре их исследования оказалась туманность Тарантул в Большом Магеллановом облаке, где обитают чрезвычайно массивные молодые звёзды. За время наблюдения учёные проверили более 1000 звёзд в поисках колебания орбиты, свойственного двойным системам. Когда два объекта находятся в подобной системе, они обращаются по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс – барицентра. Отследить колебания орбиты космического тела можно по изменениям длины волны его электромагнитного излучения.

В поисках сдвига спектральных линий исследователи обнаружили звезду класса O – массивную, яркую и чрезвычайно горячую звезду в 25 раз тяжелее Солнца, лежащую в 160 тысячах световых лет от Земли. По расчётам учёных, масса её компаньона должна составлять около 9 солнечных масс. При такой массе диаметр горизонта событий чёрной дыры составлял бы всего 27 км. Астрономы назвали систему VFTS 243 и продолжили искать возможные объяснения пустоты на месте предполагаемого звёздного компаньона. Вариант с нейтронной звездой учёные исключили из-за слишком большой массы объекта и отсутствия какого-либо излучения. Кроме того, при помощи авторской техники моделирования исследователи отбросили версию с тусклыми звёздами. В конце концов никакие альтернативные объяснения не нашли подтверждений в данных системы VFTS 243, и учёные пришли к выводу, что перед ними спящая чёрная дыра.

 По мнению Шенара, двойная звезда VFTS 243 может стать ценным источником информации о том, как формируются чёрные дыры. Исследователи считают, что в данном случае могли иметь место несколько сценариев. Возможно, что ранее один из компаньонов в результате мощного взрыва переродился из нестабильной звезды в сверхновую с последующим схлопыванием её ядра в чёрную дыру. Согласно второму сценарию, изжившая свой век умирающая массивная звезда с тихим «пшиком» сжалась в чёрную дыру в результате гравитационного коллапса. К слову, учёные не заметили в окружении системы следов мощного взрыва, что делает второй вариант развития событий более вероятным.