Космический телескоп «Хаббл», возможно, только-только нашёл редкую чёрную дыру «потерянное звено», скрывающуюся на космическом заднем дворике Земли.
Расположенная примерно в 6 тыс. световых годах от нас, в ядре соседнего звёздного скопления Мессье 4, кандидат в чёрные дыры средней массы представляет собой сверхплотную область пространства, заполненную массой 800 солнц, из-за чего близлежащие звёзды вращаются вокруг неё, как «пчёлы, роящиеся вокруг улья», по словам исследователей, которые её обнаружили.
«Она слишком мала, чтобы мы могли объяснить её чем-то иным, кроме того, что это одинокая чёрная дыра, — говорится в заявлении ведущего автора исследования Эдуардо Витрала (Eduardo Vitral), астрофизика из Научного института космического телескопа в Мэриленде, США. — В качестве альтернативы, возможно, существует звёздный механизм, о котором мы просто не знаем, по крайней мере, в рамках текущей физики.»
Чёрные дыры рождаются в результате коллапса гигантских звёзд и растут, поглощая газ, пыль, звёзды и другие чёрные дыры. В настоящее время известные чёрные дыры, как правило, делятся на две основные категории: чёрные дыры звёздной массы, масса которых в несколько десятков раз превышает массу Солнца, и сверхмассивные чёрные дыры, космические монстры, которые могут быть от нескольких миллионов до 50 миллиардов раз массивнее Солнца.
Чёрные дыры средней массы, масса которых теоретически в 100-1000 раз превышает массу Солнца, являются самыми неуловимыми чёрными дырами во Вселенной. И хотя существовало несколько многообещающих кандидатов, наличие чёрных дыр средней массы так и не было окончательно подтверждено.
Это представляет собой загадку для астрономов. Если чёрные дыры вырастают как до размеров звёзд, так и сверхмассивных размеров, объедаясь в бесконечном безумии кормления, то отсутствие подтверждённых наблюдений чёрных дыр в их неуклюжие подростковые периоды указывает на ещё большую брешь в нашем понимании космических монстров.
Чтобы найти признаки скрывающейся чёрной дыры средней массы, авторы нового исследования направили космический телескоп «Хаббл» в сторону шарового звёздного скопления Мессье 4. Шаровые скопления представляют собой скопления от десятков тысяч до миллионов плотно упакованных звёзд, многие из которых являются одними из самых древних, когда-либо сформировавшихся в нашей Вселенной. Примерно 180 шаровых скоплений усеивают нашу галактику Млечный Путь, и, поскольку они имеют высокую концентрацию массы в своих центрах, они являются идеальным местом для появления молодых чёрных дыр.
Мессье 4 — ближайшее к Земле шаровое звёздное скопление. Используя космические телескопы «Хаббл» и «Гайя», исследователи использовали данные за 12 лет, чтобы точно определить звёзды в скоплении и изучить их движение вокруг его центра. Применив физические модели к тому, как двигались эти звёзды, учёные определили, что звёзды двигались вокруг чего-то массивного и не были непосредственно обнаружены в центре скопления.
«Присутствует хорошая уверенность в том, что у нас есть очень крошечная область с большим количеством концентрированной массы, — сказал Витрал. — Это примерно в три раза меньше, чем самая плотная тёмная масса, которую мы ранее находили в других шаровых скоплениях.»
Область, которую обнаружили исследователи, была более компактной, чем можно было бы ожидать, словно её интенсивная гравитация создавалась другими плотными звёздными скоплениями, такими как нейтронные звёзды и белые карлики, при этом потребовалось бы 40 чёрных дыр звёздной массы, упакованных в пространство диаметром в одну десятую светового года, чтобы звёзды вращались вокруг них с такой интенсивностью.
«Последствия заключаются в том, что они сольются и/или будут выброшены во время игры в межзвёздный пинбол», — написали исследователи в своём заявлении.
Чтобы подтвердить, что они обнаружили чёрную дыру средней массы, а не случайно открыли какую-то новую физику, исследователи заявили, что следует провести дальнейшие наблюдения, возможно, с использованием вместе с «Хабблом» ещё и космического телескопа «Джеймс Уэбб».
«Наука редко занимается открытием чего-то нового в одно мгновение. Речь идёт о том, чтобы шаг за шагом становиться более уверенным в выводах, и это может стать одним из шагов к уверенности в существовании чёрных дыр средней массы», — сказал в заявлении Тимо Прусти (Timo Prusti), учёный проекта телескопа Гайя.
Свои выводы учёные опубликовали в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 23 мая этого года.
