Ранее обнаружить подобные объекты во внешней галактической среде было невозможно. Однако, в соответствии с некоторыми предположениями, темная материя может формироваться из провалов звездной массы.
Черная дыра не позволяет фотонам покинуть свою окрестность, из-за чего ее невозможно наблюдать с помощью телескопа. Для поиска подобных объектов астрономы анализируют их воздействие на окружающие звезды или газопылевые облака. Тем не менее, теоретические расчеты указывают на то, что значительное число черных дыр существуют как «бродяги», не связанные с другими звездами и расположенные вдали от газопылевых облаков. Ранее достоверно идентифицировать такие объекты не представлялось возможным.
Международная группа исследователей достигла этого благодаря анализу архивных данных, полученных с космического телескопа «Хаббл». Результаты их работы подготовлены к публикации в The Astrophysical Journal, ее текст выложен на сервере препринтов Корнеллского университета. Потенциально открытие может повлиять на современные представления о темной материи.
Наименьшая масса чёрной дыры составляет приблизительно 3,3 солнечных массы (при этом её диаметр не превышает 20 километров, в то время как диаметр Солнца равен 1,4 миллиона километров). Эти объекты также известны как чёрные дыры звёздных масс, поскольку они формируются в результате гравитационного коллапса сверхновых звёзд. Открытие таких чёрных дыр становится возможным, если им сопутствует двойная звёздная система: взаимодействие чёрной дыры с другим компонентом системы позволяет установить её наличие.
В ряде случаев остатки сверхновой могут покинуть звездную систему (взрыв, как правило, не является полностью симметричным, что может придать остаткам сверхновой импульс, направленный от центральной системы). Существуют также сценарии, при которых сверхновая не имела звезды-компаньона. В таких обстоятельствах обнаружение черной дыры звездных масс становится крайне затруднительной задачей. Тем не менее, это имеет важное значение: согласно ряду теорий, шаровые скопления черных дыр звездных масс составляют основу темной материи, присутствующей во Вселенной.
Недавние многочисленные попытки выявить частицы темной материи не принесли результатов, что вновь подчеркивает важность вопроса о природе темной материи, связанной с черными дырами. Для полноценного исследования этой темы необходимо разработать методы регистрации подобных черных дыр.
В 2011 году астрономам, изучавшим архивные данные, полученные телескопом «Хаббл», удалось зафиксировать необычное явление. Они выявили событие OGLE-11-0462, характеризующееся кратковременным увеличением яркости одной из звезд, расположенных в нашей Галактике, за которым последовало ее ослабление.
Светимость большинства звезд довольно стабильна, однако существуют явления, которые могут кратковременно увеличить ее. Одним из таких явлений является гравитационное линзирование. В этом случае мощная гравитация массивного объекта, расположенного между Землей и звездой, усиливает ее свечение, после чего оно возвращается к исходному уровню. В качестве таких объектов могут выступать различные компактные тела: помимо черных дыр, схожий эффект способны демонстрировать нейтронные звезды и маломощные белые карлики.
Для формирования всестороннего представления исследователи изучили данные наблюдений за небом, полученные в течение шести лет в области события OGLE-11-0462, и смогли отсеять все возможные варианты линзы, кроме черной дыры. Масса этого объекта составила 7,1 солнечной массы, а его скорость, определенная по времени линзирования, – 45 километров в секунду. Такая скорость не позволяет покинуть галактический диск, но вполне соотносится с характеристиками остатка сверхновой, взрыв которой был асимметричным и, следовательно, передал черной дыре импульс, направивший ее в определенном направлении.
Как ранее писал Для Naked Science подтверждение существования большинства подобных объектов представляет собой значительно более сложную задачу, чем в предыдущем сценарии. Вероятно, они сосредоточены в плотных шаровых скоплениях, расположенных за пределами галактического диска – в так называемом гало галактик, где практически отсутствуют звёзды. Хотя эти скопления могут выступать в роли гравитационных линз между Землёй и объектом из другой галактики, их компактность на практике снижает вероятность такого эффекта. Однако, данные подобного рода будут иметь исключительную ценность, когда астрономы, как это произошло с OGLE-11-0462, их получат.