Космос

Астрономи відкрили першу «сплячу» чорну діру за межами чумацького шляху

Сплячі чорні діри – це чорні діри, які нічого не випромінюють, з цієї причини їх дуже складно знайти. Нове відкриття є захоплюючим насамперед тому, що воно дає уявлення про формування та еволюції чорних дір. Ця інформація важлива для розуміння гравітаційних хвиль та інших астрономічних явищ, пише . Наукова стаття вийшла .

VFTS 243 – це подвійна система, тобто складається з двох об’єктів, що обертаються навколо загального центру мас. Перший – дуже гаряча блакитна зірка з масою в 25 разів більше сонячної, а другий – чорна діра в дев’ять разів масивніша, ніж Сонце. VFTS 243 розташована в туманності Тарантул у Великій Магеллановій Хмарі, галактика-супутник Чумацького Шляху, приблизно 163 000 світлових років від Землі.

Чорна діра в VFTS 243 вважається сплячої, що незвично для бінарних систем – в цьому випадку майже завжди від чорної діри реєструється сильне рентгенівське випромінювання.

Чорна діра має діаметр близько 54 кілометри і виглядає карликом порівняно з енергійною зіркою, яка приблизно в 200 000 разів більше. Обидві швидко обертаються навколо загального центру мас. Навіть у найпотужніші телескопи візуально система виглядає як одна блакитна крапка.

Астрономи підозрюють, що в Чумацькому Шляху і Великій Магеллановій Хмарі ховаються сотні таких подвійних систем з чорними дірами, які нічого не випромінюють. Чорні діри найлегше побачити, коли вони відокремлюють матерію від зірки-компаньйона – процес, званий «годуванням».

Годування створює диск з газу і пилу, що оточує чорну діру. Коли речовина диска падає всередину чорної діри, тертя нагріває аккреційний диск до мільйонів градусів. Ці гарячі диски матерії випускають величезну кількість рентгенівських променів. Першою чорною дірою, виявленої таким чином, стала знаменита система Лебідь X-1.

Астрономам вже давно відомо, що VFTS 243 є подвійною системою, але було неясно, чи є ця система парою зірок або одиночної зіркою і чорною дірою. Щоб визначити це, команда, яка вивчає бінарну систему, використовувала метод, званий спектральним розплутуванням. Цей метод розділяє світло від VFTS 243 на довжини хвиль – це схоже на те, що відбувається, коли білий світ потрапляє в призму і виходить веселка.

Аналіз показав, що світло від VFTS 243 виходить від одного джерела, а не від двох окремих зірок. Єдиний можливий висновок – друге тіло в подвійній системі є чорною дірою і, отже, першою сплячої чорною дірою, виявленої за межами галактики Чумацький Шлях.

Більшість чорних дір з масою менше 100 Сонць утворилися в результаті колапсу масивної зірки, часто в результаті відбувається потужний вибух наднової.

Той факт, що чорна діра VFTS 243 знаходиться в подвійній системі, є переконливим доказом того, що в даному випадку вибуху наднової не було. Він би викинув чорну діру з системи або, принаймні, порушив орбіти. Схоже, що зірка коллапсировала безпосередньо, утворивши чорну діру без вибуху.

Масивна зірка VFTS 243 проживе ще 5 млн років – мить за астрономічними мірками. Смерть зірки повинна призвести до утворення ще однієї чорної діри, перетворивши систему VFTS 243 в подвійну чорну діру.

На сьогоднішній день астрономи зафіксували близько 100 випадків, коли подвійні чорні діри зливалися і виробляли брижі в просторі-часу. Але як утворюються ці подвійні системи чорних дір, до цих пір точно невідомо, тому відкриття VFTS 243 так важливо.