Кажется, завеса тайны над «пропавшими» черными дырами Вселенной начинает понемногу приподниматься. В центре Млечного Пути, в звездном скоплении IRS 13, астрономы обнаружили кое-что невероятное: черную дыру. Но это не просто очередная космическая хищница. Судя по поведению звезд, сбившихся вокруг и вращающихся вокруг нее, эта черная дыра – настоящая редкость. Она принадлежит к среднему весу – классу объектов, находящихся где-то между черными дырами звездной массы и сверхмассивными монстрами.
Обнаружение таких «промежуточных» черных дыр – событие исключительное. Но IRS 13 удивительна не только этим. Расположенная всего в 0,1 светового года от центра Галактики, эта черная дыра, похоже, является одним из «кирпичиков», питающих рост и эволюцию сверхмассивной черной дыры в сердце Млечного Пути – Стрельца A* (Sgr A*). Это открытие может стать ключом к пониманию того, как растут черные дыры, заполняя пробел между объектами звездной массы и сверхмассивными гигантами.
Черные дыры – это финальная стадия эволюции массивных звезд. Однако диапазон наблюдаемых масс этих объектов ставит астрономов в тупик. В звездном диапазоне массы мы видим черные дыры, образующиеся в результате коллапса ядер массивных звезд (или их слияния). Верхний предел массы для черной дыры, образовавшейся из одиночной звезды, составляет около 80 масс Солнца. Сверхмассивные же черные дыры имеют плохо определенный диапазон масс, но обычно считается, что они в миллионы или даже миллиарды раз превышают массу Солнца.
Всё, что находится между этими двумя крайностями – от 100 до 100 000 – 1 миллиона солнечных масс – относится к «промежуточному» классу. И вот тут-то и кроется загадка: таких объектов найдено до смешного мало.
Это отсутствие промежуточного звена в эволюции черных дыр не дает покоя ученым. У нас попросту нет доказательств того, как маленькие черные дыры превращаются в гигантские чудовища.
IRS 13 была обнаружена более 25 лет назад, и с тех пор ставит астрономов в тупик. Сначала ее принимали за одиночную массивную звезду, затем за двойную звезду, а потом и вовсе за звезду Вольфа-Райе – массивную звезду на грани превращения в сверхновую. Впоследствии выяснилось, что это вообще не звезда, а небольшое звездное скопление, но и это открытие породило новые вопросы.
Дело в том, что IRS 13 находится так близко к Sgr A* – черной дыре с массой 4,3 миллиона Солнц – что подобное скопление просто не смогло бы сохранить свою структуру.
Чтобы разгадать эту тайну, команда астрофизиков под руководством Флориана Пайсскера из Кельнского университета в Германии решила изучить движение звезд и газовых облаков в скоплении.
Ожидалось, что движение будет хаотичным, но вместо этого астрономы обнаружили удивительную упорядоченность.
Объяснить это можно двумя способами. Либо Sgr A* каким-то образом влияет на орбиты объектов в IRS 13, либо внутри скопления скрывается нечто массивное, удерживающее его гравитацией.
Чтобы проверить свои догадки, ученые провели ряд наблюдений и смоделировали поведение скопления. Отследив движение звезд, они определили местоположение этого загадочного объекта.
Именно там, в самом сердце скопления, они обнаружили рентгеновское излучение и кольцо ионизированного газа, вращающееся со скоростью около 130 километров в секунду. Используя все эти данные, астрономы рассчитали массу объекта в центре кольца.
Результат превзошел все ожидания: 30 000 солнечных масс!
Такой объект мог быть только одним – «промежуточной» черной дырой.
Конечно, чтобы подтвердить это открытие, понадобятся дальнейшие наблюдения с применением самых современных инструментов. Однако уже сейчас можно с уверенностью сказать, что IRS 13 – это важнейший шаг к пониманию эволюции черных дыр.
«IRS 13, похоже, является одним из основных «кирпичиков», из которых строится наша центральная черная дыра Sgr A*», — говорит Пайсскер. — «Это поразительное звездное скопление не перестает удивлять научное сообщество с тех пор, как было обнаружено около двадцати лет назад. Сначала его принимали за необычайно тяжелую звезду. Однако благодаря данным высокого разрешения мы теперь можем подтвердить, что в его центре находится «промежуточная» черная дыра».
Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
Читайте также: Звездолеты с двигателями на искусственных черных дырах
