У центра Млечного Пути обнаружено скопление огромных черных дыр

Астрономы сделали удивительное открытие о том, что таится в глубинах нашей Галактики. Так, исследователи рентгеновской обсерватории «Чандра» нашли свидетельство тысяч черных дыр в недрах Млечного Пути.

Объектом открытия являются черные дыры звездной массы, которые обычно весят от пяти до 30 масс Солнца. Обнаружили их всего в трех световых годах — относительно небольшое расстояние в космических масштабах — от сверхмассивной черной дыры в центре Галактики, известной как Стрелец А* (Sgr A*). 

Теоретические исследования звездной динамики внутри Галактики показали, что большое количество черных дыр звездной массы — до 20 тысяч объектов — может постепенно дрейфовать по направлению к Стрельцу А* и собираться вокруг него. Недавний анализ, использовавший данные «Чандры», стал первым доказательством такого скопления черных дыр.

Сама по себе черная дыра невидима. Однако черная дыра — нейтронная звезда, по сути, — находящаяся на близкой орбите со звездой, будет притягивать к себе газ от последней (астрономы называют такие системы «рентгеновскими двойными звездами»). В свою очередь, материал падает на диск и разогревается до миллионов градусов, производя рентгеновское излучение, прежде чем окончательно пропадет в черной дыре. Некоторые рентгеновские двойные звезды похожи на точечные источники на снимках «Чандры».

Команда исследователей под началом Чака Хэйли из Колумбийского университета в Нью-Йорке использовала данные «Чандры» для поиска рентгеновских двойных звезд с черными дырами, находящихся вблизи Стрельца А*. Они изучали рентгеновский спектр, исходящий из источников в пределах 12 световых лет от центра Галактики. 

После этого команда отобрала источники спектра, похожие на те, что излучают известные рентгеновские двойные звезды, в которых наблюдается довольно много низкоэнергетического рентгеновского излучения. Благодаря этому методу, обнаружили 14 рентгеновских двойных звезд в пределах трех световых лет от Стрельца А*. Два источника излучения с предполагаемыми нейтронными звездами были впоследствии исключены из анализа из-за обнаружения характерных вспышек в прошлых исследованиях.

Дюжина оставшихся рентгеновских двойных звезд обозначена красными кругами в помеченной версии снимка. Другие источники относительно высоких уровней излучения отмечены белым — в основном это системы с белыми карликами.

Хэйли и его сотрудники пришли к выводу, что в большей части этой дюжины систем находятся черные дыры. Изменчивость, которую они проявили с течением лет, отличается от того, что изначально ожидали от рентгеновских двойных звезд, в которые входят нейтронные звезды.

Скорее всего, только самые яркие из этих систем с черными дырами могут быть обнаружены на расстоянии Стрельца А*. Другими словами, результаты этого исследования предполагают, что вокруг центра Млечного Пути скопилось множество более блеклых, нераскрытых рентгеновских двойных звезд с черными дырами звездной массы.

Эта популяция черных дыр со звездами-компаньонами вблизи Стрельца А* может предоставить новые данные о формировании рентгеновских двойных звезд. Вероятно, открытие также поможет в будущих исследованиях гравитационных волн. Зная количество черных дыр в центре типичной галактики, можно понять, сколько гравитационно-волновых событий с ними связано.

Рядом со Стрельцом А* может находиться гораздо большая популяция черных дыр звездной массы без звезд-компаньонов. Согласно теоретическим исследованиям Алексея Генерозова из Колумбии и его коллег, в центре Галактики находится от 10 до 40 тысяч черных дыр.

И хотя авторы исследования придерживаются варианта присутствия черных дыр в найденных системах, они не исключают, что в половине из них могут быть миллисекундные пульсары — очень быстро вращающиеся нейтронные звезды с сильным магнитным полем.