Астрономы открыли новый класс черных дыр

В исследовании, опубликованном в журнале Science, астрономы предлагают новый способ поиска черных дыр и показывают, что возможно существует класс самых маленьких, пока еще неизвестных науке, черных дыр во Вселенной.

"Люди пытаются понять взрывы сверхновых, как взрываются сверхмассивные звезды, как формируются в них элементы.

Поэтому, если бы мы могли выявить новый класс черных дыр, мы смогли бы больше узнать о том, какие звезды взрываются, а какие нет, какие из них оставляют после себя черные дыры, а какие становятся нейтронными звездами", - рассказал ведущий автор исследования Тодд Томпсон, профессор астрономии в Университете штата Огайо.

Астрономы долго искали черные дыры, гравитационные притяжения которых настолько сильны, что ничто - ни материя, ни радиация - не может из них вырваться. Также ученые занимались поиском нейтронных звезд, которые образуются после смерти некоторых больших светил.

Оба типа космических объектов могли содержать интересную информацию об элементах на Земле и о том, как звезды живут и умирают. Но чтобы раскрыть эти секреты, астрономы сначала должны выяснить, где находятся черные дыры. А чтобы это выяснить, для начала надо узнать, что именно следует искать.

У ученых есть подсказка: черные дыры часто существуют в так называемых бинарных системах, где две звезды вращаются вокруг друг друга. Когда одна из этих звезд умирает, другая может продолжать вращаться вокруг пространства, где когда-то жила мертвая звезда, и где теперь образовалась нейтронная звезда или черная дыра.

В течение многих лет ученые считали, что черные дыры примерно в 5-15 раз больше массы Солнца.

Известные нейтронные звезды обычно больше примерно в 2 раза. Однако летом 2017 года обсерватория LIGO обнаружила, что две черные дыры сливаются в галактике на расстоянии около 1,8 миллиарда световых лет. Одна из этих черных дыр была примерно в 31 раз больше Солнца, другая - примерно в 25 раз. Но между самыми большими нейтронными звездами и самыми маленькими черными дырами оставалось небольшое "окно". Томпсон решил попытаться выяснить эту тайну.

В ходе проекта APOGEE, в котором были получены световые спектры примерно от 100 000 звезд в Млечном пути, ученые обнаружили гигантскую красную звезду, которая, казалось, вращалась вокруг какого-то объекта. Согласно расчетам, он был намного меньше известных черных дыр в Млечном Пути, но намного больше, чем большинство известных нейтронных звезд.

Спектр, понял Томпсон, может показать, вращается ли звезда вокруг другого объекта. Для этого астроном изучил в нем изменения - например, сдвиг в сторону более голубых длин волн с последующим переходом в более красную длину, - которые показывали, что звезда вращается вокруг невидимого спутника.

После дополнительного анализа и данных, полученных от рефлектора Tillinghast Echelle Spectrograph и спутника Gaia, ученые поняли, что обнаружили черную дыру с малой массой, которая, вероятно, примерно всего в 3,3 раза превышает массу Солнца.

"То, что нам удалось открыть — это новый способ поиска черных дыр, но мы также потенциально идентифицировали одну из первых нового класса с малой массой, о которых астрономы ранее не знали", - заключил ученый.

Материал подготовила Татьяна Артюхова