Команда астрономов, известная как «полиция черных дыр», не раз опровергала обнаружение «молчащих» черных дыр звездной массы, но теперь сама нашла одну из них.
Двойная система звезды и черной дыры: взгляд художника / © L. Calçada, ESO
Некоторые расчеты предсказывают, что в нашей Галактике может скрываться до ста миллионов черных дыр звездных масс. Однако в точности это не известно: пока удалось найти лишь пару десятков из них. Проблема в том, что такие объекты проявляют себя лишь в том случае, если активно поглощают материю, выбрасывая потоки рентгеновского излучения. Большинство же черных дыр почти не взаимодействуют с окружением и остаются практически невидимыми.
Это заставляет ученых искать их с особенным азартом, и сообщения об обнаружении таких скрытых черных дыр публиковали не раз. Однако все эти находки раз за разом опровергались. Активную роль в подобных опровержениях играет команда астрономов во главе с Томером Шенаром (Tomer Shenar), благодаря чему они получили прозвище «полиции черных дыр». Тем неожиданнее, что теперь именно эта группа сообщила об обнаружении нового кандидата в «спящую» черную дыру, самого надежного из всех. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Ученые опирались на метод радиальных скоростей, который хорошо зарекомендовал себя в поисках далеких экзопланет: если вокруг звезды вращается невидимый сосед, его можно заметить по слабым колебаниям звезды, вызванным его притяжением. Если масса объекта окажется достаточно велика, более 2,2 массы Солнца, то можно предположить, что это черная дыра — или вторая звезда, свет которой смешивается со светом первой. Однако на огромных расстояниях пара звезд может сливаться в один источник, и различить оба оказывается крайне непросто.
Шенар и его коллеги используют для этого алгоритм «распутывания спектра» (spectral disentanglement), подбирающий двойные звезды таких спектральных характеристик, чтобы вместе они создавали спектр, который наблюдается телескопами. В определенных случаях алгоритм может указать, что один из участников тандема не излучает, представляя собой черную дыру. Именно этот алгоритм опроверг некоторые прошлые открытия, принеся ученым славу «полиции черных дыр». Однако теперь он помог найти нового и весьма многообещающего кандидата.
В течение шести лет астрономы отслеживали угловые скорости примерно 1000 массивных звезд в Туманности Тарантул, которая расположена в небольшой галактике — спутнице Млечного Пути, Большом Магеллановом Облаке. Наблюдения проводили с помощью телескопа VLT Южной европейской обсерватории (ESO). Особое внимание ученых привлекла звезда VFTS 243, набирающая 25 солнечных масс. Судя по слабым колебаниям, она обращается вокруг невидимого объекта, совершая полный оборот за 10,4 наших суток. Алгоритм «распутывания спектра» указал, что этот объект — черная дыра массой в девять масс Солнца.
Считается, что такие черные дыры остаются после взрывов сверхновых, в результате коллапса ядер массивных звезд, тогда как их внешние оболочки разбрасываются по окрестностям. Однако возле VFTS 243 никаких остатков не наблюдается. Это может указывать на гипотетический альтернативный путь образования черных дыр звездной массы — прямым и полным коллапсом, без взрыва и потери внешних оболочек.
