В ходе обзора «Гайя» астрономы обнаружили двойную звезду из гиганта, очень бедного металлами, и темного объекта массой, превышающей массу Солнца в 33 раза. Вероятно, это черная дыра, самая массивная звездной массы в Млечном Пути по галактическим меркам. Она находится от нас сравнительно близко.
В рамках обзора «Гайя» астрономы собираютСамую подробную карту звезд Млечного Пути создают с 2024 года, когда вышло три релиза данных. Следующий — Gaia DR4 — ожидается не раньше конца 2025 года. В нём будет больше выявленных двойных систем, в том числе с чёрной дырой. Во время предварительной проверки данных по этим системам учёные обнаружили необычную пару и решили опубликовать результаты расчетов сейчас.
Двойная система Gaia BH3, ранее известная как звезда, расположена примерно в 1920 световых годах от нас в созвездии Орел. Яркий компонент системы — бедный на металлы гигант, вращается вокруг темного объекта с периодом 11,6 земных лет.
Астрономы обратили внимание на этот компаньон из-за оценочной массы, которая составила более 30 солнечных масс, в то время как у остальных миллиона потенциальных двойных это значение не превышало 20 солнечных масс. Точные расчеты показали массу звезды равной 0,76 ± 0,05 солнечной массы, а темного объекта — 32,7 ± 0,82 солнечных масс. опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
Его яркость недостаточно высока для классификации как звезды, но масса слишком велика для нейтронной звезды. Возможны три варианта: черная дыра, пара черных дыр или черная дыра с компактным объектом. Теоретически наличие пары объектов можно было бы определить по колебаниям, однако расчетные колебания оказываются слишком малыми для регистрации данными «Гайи». Исследователи, хотя и не исключают варианта пары компактных объектов, склоняются к простому объяснению: это черная дыра, масса которой в 33 раза превышает массу Солнца.
Астрономы ранее наблюдали подобные черные дыры только по гравитационным волнам от их столкновения. Их масса находилась в диапазоне от 30 до 83 солнечных масс. Главная сложность состоит в том, что такой размер трудно объяснить звездным происхождением. Звезды с массой в 30 раз превышающей Солнце теряют большую часть массы во время эволюции из-за сильного звездного ветра. В итоге образуются черные дыры массой меньше 20 солнечных масс.
До обнаружения BH3 самой большой чёрной дырой в Млечном Пути считалась Центавр X-1 массой около двадцати солнечных. Не следует из этого, что подобных объектов в Галактике нет. Просто их очень сложно обнаружить, поскольку большинство не взаимодействует со спутником.
Существует способ получения из большой звезды большой черной дыры. Для этого необходимо, чтобы звезда была гигантом с низким содержанием тяжелых элементов.
Это снижает процент потерянной массы в процессе эволюции. Меньший радиус уменьшает вероятность слияния со звездой-компаньоном. При коллапсе в черную дыру у таких звезд гораздо слабее или вообще отсутствует «толчок», который может выбросить компаньона. Потенциальная металличность звезды остается предметом споров. Некоторые модели предполагают, что даже массивные звезды с металличностью Солнца могут превратиться в черные дыры в 30 солнечных масс.
Малая металличность звезды в паре BH3 увеличивает вероятность формирования черной дыры из звезды с аналогичной металличностью. Авторы новой работы подчеркивают, что не могут полностью отвергнуть возможность образования черной дыры из двух меньших объектов.
Возможна версия, что черная дыра «прихватила» звезду при пролёте мимо, если образовалась в среде, насыщенной объектами. Подтвердить её можно тем, что по параметрам движения BH3 может входить в недавно открытый звездный ED-2, который вероятнее всего является остатком шарового скопления.
Теперь астрономы всего мира могут начинать наблюдения за объектом BH3. Расположение ее относительно Солнечной системы благоприятно для проведения наблюдений. Исследование BH3 и сравнение ее характеристик с параметрами BH1Обнаружение новых звездных образований, сверхновых типа BH2 и черных дыр благодаря гравитационным волнам поможет понять их формирование и эволюцию.