Європейські вчені знайшли найближчу до Землі чорну діру

Група астрономів з Європейської південної обсерваторії (ESO) та інших інститутів відкрила чорну діру всього за тисячу світлових років від Землі.

Ця чорна діра ближче до Сонячної системи, ніж всі інші, відомі на сьогодні. Вона входить до потрійної системи зірок, яку помітно неозброєним оком. Група довела існування невидимого об’єкта в системі, відстежуючи рух двох його зірок-компаньйонів із 2.2-метровим телескопом MPG/ESO в обсерваторії ESO Ла-Сілья в Чилі. Астрономи розповідають, що знайдена система може бути лише “верхівкою айсберга” – в майбутньому може бути виявлено чимало подібних чорних дір.

“Ми були вражені, коли зрозуміли, що це перша кратна система зірок із чорною дірою, видима неозброєним оком”, – каже Петр Хадрава (Petr Hadrava), заслужений вчений-емерит, співробітник Академії наук Чеської республіки в Празі і співавтор роботи.

Потрійна система, розташована в сузір’ї Телескопа, так близько до нас, що в південній півкулі її зірки можна розгледіти на темному безхмарному небі без бінокля або телескопа.

“У цій системі розташована найближча до Землі відома нам чорна діра”, – говорить співробітник ESO Томас Рівініус (Thomas Rivinius), який працює в Чилі, і є керівником досліджень, результати яких публікуються сьогодні в журналі Astronomy&Astrophysics.

Спочатку група спостерігала систему HR 6819 у межах свого дослідження подвійних зоряних систем. Проте коли астрономи проаналізували свої спостереження, то були приголомшені: в системі HR 6819 було присутнє третє, раніше не виявлене тіло, яке виявилося чорною дірою. Спостереження зі спектрографом FEROS на 2.2-метровому телескопі MPG/ESO в Ла-Сілья показали, що одна із двох видимих зірок обертається навколо невидимого компаньйона за 40 днів, а друга перебуває на великій відстані від цієї внутрішньої пари.

Дітріх Бааде (Dietrich Baade), астроном-емерит зі штаб-квартири ESO в Гархінгу і співавтор роботи, каже: “Спостереження, необхідні для визначення періоду обертання за 40 днів, довелося розтягнути на кілька місяців. Це стало можливим тільки завдяки новій схемі забезпечення спостережень, згідно з якою спостереження ведуться персоналом ESO за програмами заявників”.

Прихована чорна діра в HR 6819 – одна з перших виявлених чорних дір зоряної маси, які не взаємодіють активно зі своїм оточенням і тому залишаються абсолютно чорними. Група зуміла виявити її присутність і обчислити її масу, досліджуючи орбіту зірки внутрішньої пари.

“Невидимий об’єкт масою щонайменше 4 маси Сонця може бути тільки чорною дірою”, – підсумовує Рівініус.

На сьогодні астрономи знайшли в нашій Галактиці всього кількадесят чорних дір. Майже всі вони активно взаємодіють зі своїм оточенням і видають свою присутність потужним рентгенівським випромінюванням.

Але за оцінкою вчених за час життя Чумацького Шляху на чорні діри наприкінці своєї еволюції мало перетворитися набагато більше зірок. Відкриття “сплячої” невидимої чорної діри в HR 6819 підказує, де може перебувати чимало прихованих чорних дір Чумацького Шляху.

“У Галактиці повинні бути сотні мільйонів чорних дір, а нам відомо лише щодо кількох. Тепер коли ми знаємо, де шукати, їх має знайтися більше”, – каже Рівініус.

Бааде додає, що знахідка чорної діри в настільки близькій до нас потрійній системі – це лише “верхівка айсберга”.

Астрономи вже припускають, що їхня знахідка може пролити світло і на поведінку ще однієї системи.

“Ми подумали, що система LB-1 теж може виявитися потрійною, хоча щоб це довести, треба провести додаткові спостереження”, – каже Маріанна Гейда (Marianne Heida), постдок ESO і співавтор статті.

LB-1 трохи далі від Землі, але за астрономічними мірками все одно досить близько.

Ймовірно, існує значно більше таких систем. Знаходячи і досліджуючи їх, ми можемо багато дізнатися про утворення та еволюцію окремих зірок, які починають своє життя з масами понад 8 сонячних, а закінчують його вибухом наднової, після чого залишається чорна діра.

Відкриття потрійних систем із внутрішньою парою і третьою віддаленою зіркою може також бути пов’язане зі злиттями зірок, що супроводжуються виділенням величезної енергії. При цих подіях випускаються гравітаційні хвилі, достатньо потужні, щоб їх можна було зареєструвати на Землі. Деякі астрономи вважають, що злиття можуть відбуватися в системах із конфігурацією, схожою на HR 6819 або LB-1, але в яких внутрішня пара складається із двох чорних дір або чорної діри і нейтронної зірки.

Віддалений зовнішній об’єкт може гравітаційно впливати на внутрішню пару так, що дає поштовх її злиттю і випромінюванню гравітаційних хвиль. Хоча в HR 6819 і LB-1 тільки по одній чорній дірі й немає нейтронних зірок, ці системи можуть допомогти зрозуміти, як саме в потрійних зоряних системах можуть відбуватися зіткнення зірок.