Наблюдения с помощью спутника ЕКА Gaia показали странное колебательное движение одной звезды. Учёные пришли к выводу, что она вращается вокруг самой массивной чёрной дыры, найденной в Млечном Пути — Gaia BH3.
Масса установлена по данным, собранным с помощью Очень большого телескопа ESO (VLT) и других земных обсерваторий. Она превышает массу Солнца в 33 раза. Ранее самым большим объектом считалась черная дыра Cygnus X-1, масса которой в 21 раз превосходила массу Солнца. В среднем звёздные чёрные дыры, возникающие при коллапсе больших звёзд, в Галактике примерно в 10 раз массивнее Солнца. В данном случае это явление является исключением из общей тенденции.
Эта чёрная дыра расположена совсем близко — всего в двух тысячах световых лет от нас, в созвездии Орёл. Среди известных черных дыр это вторая поблизости от Земли.
Черная дыра в данных Gaia
Запущенная в 2013 году прецизионная астрометрическая миссия Gaia создает многомерную карту Галактики для составления самой точной звездной переписи за всю историю. Начальный срок ее работы составлял пять лет, но в декабре 2017 года ЕКА продлил его на 18 месяцев до декабря 2020 года. В 2018 году срок был увеличен до 2022 года, а затем перенесен на 2025 год.
Первый блок данных (DR1) вышел 14 сентября 2016 года, DR2 – 25 апреля 2018 года, Early Data Release 3 – 3 декабря 2020 года, DR3 – 13 июня 2022 года. 10 октября 2023 года вышел Focused Product Release (FPR), содержащий данные о 381 возможном гравитационно линзированном квазаре и более чем полумиллионе слабых звезд в большом скоплении, которые не видел ни один телескоп ранее.
Gaia BH3 (или просто BH3) обнаружили случайно при просмотре данных для следующего выпуска (DR4, ожидаемого не ранее конца 2025 года). Команда заметила странное колебательное движение звезды, измеренное Gaia в течение многих лет. Это позволило выдвинуть гипотезу и доказать наличие звездной черной дыры как бинарного компаньона.
«Nadie esperaba descubrir un agujero negro de gran masa, escondido cerca y hasta ahora no detectado. «.
Подтверждение и оценка массы
Для подтверждения открытия сотрудничество Gaia применило информацию от разных инструментов и наблюдательных пунктов на планете.
- Ультрафиолетово-видимый спектрометр Эшелле, размещённый на телескопе VLT.
- Спектрограф HERMES телескопа Меркатор, размещённый в Ла-Пальме Университетом Лёвена при поддержке обсерватории Женевского университета.
- Спектрограф высокой точности SOPHIE из обсерватории Верхнего Прованса, принадлежащего Институту Пифея OSU.
Наблюдения выявили главные характеристики звезды-компаньона, а данные Gaia помогли астрономам определённо измерить массу BH3 — в 33 раза больше массы Солнца.
Химический состав звезды-спутника свидетельствует о том, что черная дыра возникла вследствие коллапса массивной звезды с небольшим содержанием тяжелых элементов, подобно предположению теории.
Подтверждение теории
Астрономы находили столь же массивные черные дыры за пределами Млечного Пути, хотя и с помощью других методов обнаружения. Предполагается, что их образование происходит при коллапсе звезд, в составе которых есть несколько элементов тяжелее водорода и гелия.
До настоящего времени не было наблюдетельных данных, которые бы прямо связывали звёзды, бедные металлами, с массивами чёрных дыр. Сейчас это открытие появилось.
Звезды-компаньоны обычно имеют сходный состав. Поэтому спутник BH3 предоставляет ценные сведения о звезде, погибшей при образовании этой исключительной черной дыры. UVES обнаружил, что компаньон был весьма бедной металлами звездой. Это свидетельствует о том, что звезда, которая рухнула и породила BH3, также была бедна металлами, как и предполагалось.
Дальнейшие наблюдения системы с помощью прибора GRAVITY на VLT могут пролить свет на ее историю, черную дыру и окружающую среду. Это поможет найти подобные случаи в нашей Галактике и за ее пределами.
Опубликованное в журнале «Astronomy & Astrophysics» исследование доступно для изучения. .