Черная дыра скрывается в звездном скоплении за пределами нашей галактики

Это первый раз, когда этот метод обнаружения был использован для выявления наличия черной дыры за пределами нашей галактики. Этот метод может стать ключом к обнаружению скрытых черных дыр в Млечном Пути и близлежащих галактиках, а также поможет пролить свет на то, как эти загадочные объекты образуются и развиваются.

На слепке этого художника изображена компактная черная дыра, в 11 раз массивнее Солнца и вращающаяся вокруг него звезда массой в пять солнечных. Эти два объекта расположены в NGC 1850, скоплении из тысяч звезд примерно в 160 000 световых лет от нас в Большом Магеллановом Облаке, соседнем по Млечному Пути. Искажение формы звезды происходит из-за сильной гравитационной силы, создаваемой черной дырой. Гравитационная сила черной дыры не только искажает форму звезды, но также влияет на ее орбиту. Изучая эти тонкие орбитальные эффекты, группа астрономов смогла сделать вывод о наличии черной дыры, сделав ее первой маленькой черной дырой за пределами нашей галактики, обнаруженной таким образом. Для этого открытия команда использовала инструмент Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на Очень большом телескопе ESO в Чили. Предоставлено: ESO / M. Корнмессер

Недавно обнаруженная черная дыра была замечена в NGC 1850, скоплении из тысяч звезд примерно в 160 000 световых лет от нас в Большом Магеллановом Облаке, соседней галактике Млечного Пути.

«Подобно Шерлоку Холмсу, выслеживающему преступную банду по ее ошибкам, мы смотрим на каждую звезду в этом скоплении с увеличительным стеклом в одной руке, пытаясь найти доказательства присутствия черных дыр, но не видя их напрямую», – говорит Сара Сарачино из Института астрофизических исследований Ливерпульского университета Джона Мура в Великобритании, которая руководила исследованием.

«Показанный здесь результат представляет только одного из разыскиваемых преступников, но когда вы его нашли, вы уже на пути к обнаружению многих других в разных группах».

Этот первый «преступник», обнаруженный командой, оказался примерно в 11 раз массивнее нашего Солнца. Дымящимся пистолетом, который вывел астрономов на след этой черной дыры, было ее гравитационное воздействие на звезду массой в пять солнечных масс, вращающуюся вокруг нее.

Астрономы ранее обнаруживали такие маленькие черные дыры «звездной массы» в других галактиках, улавливая рентгеновское свечение, испускаемое при поглощении вещества, или гравитационные волны, возникающие при столкновении черных дыр друг с другом или с нейтронными звездами.

Однако большинство черных дыр звездных масс не выдают своего присутствия через рентгеновские лучи или гравитационные волны. «Подавляющее большинство из них можно раскрыть только динамически», – говорит Стефан Драйцлер, член команды из Геттингенского университета в Германии. «Когда они образуют систему со звездой, они будут влиять на ее движение тонким, но заметным образом, поэтому мы можем найти их с помощью сложных инструментов».

Этот динамический метод, используемый Сарачино и ее командой, может позволить астрономам найти еще много черных дыр и помочь раскрыть их тайны. «Каждое совершенное нами обнаружение будет иметь важное значение для нашего будущего понимания звездных скоплений и черных дыр в них», – говорит соавтор исследования Марк Гилес из Университета Барселоны, Испания.

Обнаружение в NGC 1850 знаменует собой первый раз, когда черная дыра была обнаружена в молодом звездном скоплении (скоплению всего около 100 миллионов лет, мгновение ока по астрономическим масштабам). Использование их динамического метода в аналогичных звездных скоплениях может открыть еще больше молодых черных дыр и пролить новый свет на их эволюцию. Сравнивая их с более крупными и зрелыми черными дырами в более старых скоплениях, астрономы смогут понять, как эти объекты растут, питаясь звездами или сливаясь с другими черными дырами. Кроме того, отображение демографических характеристик черных дыр в звездных скоплениях улучшает наше понимание происхождения источников гравитационных волн.

Для проведения поиска команда использовала данные, собранные за два года с помощью многоцелевого спектроскопического исследователя (MUSE), установленного на VLT ESO, расположенном в чилийской пустыне Атакама. «MUSE позволил нам наблюдать за очень густонаселенными областями, такими как самые внутренние области звездных скоплений, анализируя свет каждой звезды в непосредственной близости. Конечный результат – информация о тысячах звезд в одном снимке, по крайней мере в 10 раз больше, чем с любым другим инструментом », – говорит соавтор Себастьян Каманн, давний эксперт MUSE из Ливерпульского института астрофизических исследований. Это позволило команде обнаружить странную звезду, необычное движение которой указывало на присутствие черной дыры. Данные эксперимента по оптическому гравитационному линзированию Варшавского университета и космического телескопа Хаббл НАСА / ЕКА позволили им измерить массу черной дыры и подтвердить свои выводы.

Чрезвычайно большой телескоп ESO в Чили, который должен начать работать в конце этого десятилетия, позволит астрономам найти еще больше скрытых черных дыр. «ELT определенно произведет революцию в этой области», – говорит Сарачино. «Это позволит нам наблюдать значительно более слабые звезды в том же поле зрения, а также искать черные дыры в шаровых скоплениях, расположенных на гораздо больших расстояниях».