Недалеч от Земята е открита черна дупка с рекордна маса в нашата Галактика

ОЩЕ: Най-близката черна дупка всъщност не е толкова далече от нас

В обзора Gaia астрономите сглобяват най-подробната карта на звездите в Млечния път. Към 2024 г. има три издания на данни, следващото – Gaia DR4 – ще излезе не по-рано от края на 2025 г. Освен останалото очаква се новата версия да съдържа много повече двоични системи, сред които учените ще могат да намерят такива, в които един от компонентите е черна дупка. По време на предварителна проверка на данни за такива системи изследователите открили необичайна двойка. Поради важността на откритието те решили да публикуват резултатите от изчисленията още сега.

Забележителният обект е двоична система, която сега ще бъде обозначена като Gaia BH3, въпреки че преди беше известна като звезда. Тя се намира на около 1,92 хиляди светлинни години от нас (590 парсека), в района на съзвездието Орел. Съдейки по параметрите, яркият компонент на системата е беден на метал гигант. Той обикаля около тъмния обект с период от 11,6 земни години.

Местоположение на черни дупки със звездна маса, открити от изследването на Gaia. BH1 се намира на 1,56 хиляди светлинни години от нас, по посока на съзвездието Змиеносец, BH2 е на 3,8 хиляди светлинни години, в съзвездието Кентавър, новата масивна BH3 е на 1,926 хиляди светлинни години от нас, в съзвездието Орел. По галактични стандарти това е доста близо, но за сравнение: най-близката звезда, Проксима Кентавър, се намира на 4,24 светлинни години / ESA, Gaia, DPAC

Астрономите обърнали внимание на това, тъй като очакваната маса на този компаньон се оказала над 30 слънчеви маси, докато в останалите 1,5 милиона потенциални двоични системи тази стойност не надвишава 20 слънчеви маси. Според резултатите от точни изчисления се оказало, че масата на звездата е 0,76 ± 0,05 слънчеви маси, а масата на тъмния обект е 32,7 ± 0,82 слънчеви маси. Изследването е публикувано в списание Astronomy&Astrophysics.

Този обект е с твърде ниска яркост, за да се счита за звезда, а масата му е твърде голяма, за да се смята за неутронна звезда. Остават само три варианта: черна дупка, двойка черни дупки или черна дупка в двойка с компактен обект. Теоретично присъствието на двойка обекти може да бъде открито по колебанията.

Но според изчисленията тези колебания са твърде малки, за да бъдат видими в данните на Gaia. Така че авторите на изследването, въпреки че не могат да опровергаят предположението за двойка компактни обекти, все пак се придържат към най-простото обяснение: това е „звездна“ черна дупка с маса, 33 пъти по-голяма от Слънцето.

По-рано астрономите „виждала“ такива черни дупки само по гравитационните вълни от техния сблъсък. Диапазонът им е от 30 до 83 слънчеви маси. Основният проблем е, че такъв размер е доста трудно да се обясни със звезден произход. Звезди, 30 пъти по-масивни от Слънцето, губят голяма част от тази маса по време на еволюцията си поради силни звездни ветрове. В резултат на това от тях се получават черни дупки с маса под 20 слънчеви маси.

Преди откриването на BH3 най-голямата черна дупка в Млечния път беше Cygnus X-1 с маса приблизително 20 слънчеви маси. Това обаче не означава, че в Галактиката няма масивни „звездни“ черни дупки. Те просто са много трудни за откриване, защото повечето не взаимодействат по никакъв начин със своя компаньон.

И все пак има едно „решение“, позволяващо да се получи масивна черна дупка от масивна звезда. За това масивната звезда трябва да е гигант с ниска металичност.

ОЩЕ: Коя е най-голямата черна дупка във Вселената?

Първо, това намалява процента загубена маса в процеса на еволюция. Второ, поради по-малкия радиус, вероятността от сливане със спътника е по-малка. Трето, при колапса в черна дупка такива звезди имат много по-слаб или дори никакъв „тласък“, който може да избие втория спътник. Потенциално допустимата металичност на една звезда обаче остава предмет на спорове. Според някои модели дори масивни звезди с металичността на Слънцето могат да се превърнат в черни дупки с 30 слънчеви маси.

Ниската металичност на звездата в двойката BH3 повишава вероятността черната дупка да се е образувала от звезда със същата ниска металичност. Авторите на новото изследване обаче отбелязват, че не могат да изключат сценария за образуването на тази черна дупка от две по-малки.