Черная дыра скрывается в звездном скоплении за пределами галактики

Впервые этот метод обнаружения был использован для выявления наличия черной дыры за пределами нашей галактики. Он может стать ключом к обнаружению скрытых черных дыр в Млечном Пути и близлежащих галактиках, а также пролить свет на образование и развитие этих загадочных объектов.

Недавно обнаруженная черная дыра была замечена в NGC 1850, скоплении из тысяч звезд на расстоянии примерно 160 000 световых лет в Большом Магеллановом Облаке, соседней галактике Млечного Пути.

«Подобно Шерлоку Холмсу, выслеживающему преступную банду по ее ошибкам, мы смотрим на каждую звезду в скоплении с увеличительным стеклом в руке, пытаясь найти доказательства присутствия черных дыр, но не видим их напрямую», - говорит Сара Сарацино из Института астрофизических исследований Ливерпульского университета Джона Мура в Великобритании, которая возглавила исследование, которое было принято к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. «Показанный здесь результат представляет только одного из разыскиваемых преступников, но, когда вы его нашли, то уже на пути к обнаружению многих других в разных группах».

Этот первый «преступник», обнаруженный командой, оказался примерно в 11 раз массивнее нашего Солнца. Дымящимся пистолетом, который вывел астрономов на след черной дыры, было ее гравитационное воздействие на звезду массой в 5 солнечных, вращающуюся вокруг нее.

Астрономы ранее обнаруживали такие маленькие черные дыры «звездной массы» в других галактиках, улавливая рентгеновское свечение, испускаемое при поглощении вещества, или гравитационные волны, возникающие при столкновении черных дыр друг с другом или с нейтронными звездами.

Но большинство черных дыр звездных масс не выдают своего присутствия через рентгеновские лучи или гравитационные волны. «Подавляющее большинство из них можно раскрыть только динамически», - говорит Стефан Драйцлер из команды Геттингенского университета в Германии. «Когда они образуют систему со звездой, то будут влиять на ее движение тонким, но заметным образом, поэтому их можно найти с помощью сложных инструментов».

Динамический метод, используемый Сарацино и ее командой, может позволить астрономам найти еще много черных дыр и помочь раскрыть их тайны. «Каждое совершенное нами обнаружение будет иметь важное значение для понимания звездных скоплений и черных дыр в них», - говорит соавтор исследования Марк Гилес из Университета Барселоны, Испания.

Обнаружение в NGC 1850 стало первым, когда черная дыра была обнаружена в молодом звездном скоплении (скоплению всего около 100 миллионов лет). Использование динамического метода в аналогичных звездных скоплениях может открыть еще больше молодых черных дыр и пролить новый свет на их эволюцию. Сравнивая их с более крупными и зрелыми черными дырами в более старых скоплениях, астрономы смогут понять, как эти объекты растут - питаясь звездами или сливаясь с другими черными дырами. Кроме того, отображение демографических характеристик черных дыр в звездных скоплениях улучшает понимание происхождения источников гравитационных волн.

Для проведения поиска команда использовала данные, собранные за 2 года с помощью многоцелевого спектроскопического исследователя (MUSE), установленного на VLT ЕКА, расположенном в чилийской пустыне Атакама. «MUSE позволил нам наблюдать за очень густонаселенными областями, такими как самые внутренние области звездных скоплений, анализируя свет каждой отдельной звезды в окрестностях. Конечный результат - получение информации о тысячах звезд за один снимок, в 10 раз больше, чем при съемке другим инструментом», - говорит соавтор Себастьян Каманн, давний эксперт MUSE из Ливерпульского института астрофизических исследований. Это позволило команде обнаружить странную звезду, необычное движение которой указывало на присутствие черной дыры. Данные эксперимента по оптическому гравитационному линзированию Варшавского университета и космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА позволили измерить массу черной дыры и подтвердить выводы.

Чрезвычайно большой телескоп ESO в Чили, который должен начать работать в конце этого десятилетия, позволит астрономам найти еще больше скрытых черных дыр. «ELT определенно произведет революцию в этой области», - говорит Сарацино. «Это позволит наблюдать значительно более слабые звезды в том же поле зрения, а также искать черные дыры в шаровых скоплениях, расположенных на гораздо больших расстояниях».