С помощью прибора MUSE на Очень большом телескопе ESO исследователи обнаружили присутствие небольшой черной дыры в очень молодом звездном скоплении, возраст которого составляет всего 100 миллионов лет. Черная дыра была обнаружена благодаря ее гравитационному воздействию на близлежащую звезду. Этот метод позволит в будущем обнаруживать все больше и больше черных дыр в еще более старых скоплениях.
Иногда возможность раскрыть тайны космоса превращается в настоящую охоту. Например, охота за черными дырами в звездных скоплениях — плотных группах звезд более или менее одинакового возраста, которые могут помочь нам понять их эволюцию и историю Вселенной.
Недавно с помощью Очень большого телескопа, партнером которого является ESO, исследователи изучили звездное скопление NGC 1580. Это скопление возрастом около 100 миллионов лет, состоящее из тысяч звезд на расстоянии около 160 000 световых лет от нас в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути. Наблюдения показали наличие небольшой черной дыры, которая влияет на движение близлежащей звезды.
Это первый случай, когда черная дыра за пределами нашей галактики была обнаружена с помощью подобного метода обнаружения, а не с помощью рентгеновского излучения, которое она испускает. Доказательства того, что этот метод работает, позволяют предположить способ поиска черных дыр в нашей и соседних галактиках.
Поиск черной дыры, скрытой в NGC 1580, проводился с помощью данных, собранных инструментом MUSE. Аббревиатура от Multi Unit Spectroscopic Explorer — это спектрограф интегрального поля, установленный на телескопе VLT компании ESO в пустыне Атакама. Соавтор исследования Себастьян Каманн, эксперт MUSE, объясняет:
«MUSE позволил нам наблюдать очень тесные области, такие как внутренние области звездных скоплений, анализируя свет от каждой отдельной звезды, находящейся поблизости. В итоге мы получаем информацию о тысячах звезд одновременно, по крайней мере, в 10 раз больше, чем с помощью любого другого инструмента».
Используя MUSE, исследовательская группа смогла определить и распознать звезду, движение которой оказалось отклоненным, измененным. И кем, если не маленькой черной дырой поблизости?
Наличие черной дыры, скрытой внутри NGC 1850, было подтверждено данными космического телескопа «Хаббл». С его помощью исследователи также смогли оценить массу черной дыры, примерно в 11 раз превышающую массу Солнца.
Сара Сарасино из Исследовательского института астрофизики при Ливерпульском университете Джона Мурса, ведущий автор, говорит: «Полученный результат — это всего лишь один из искомых «преступников», относящихся к черным дырам. Но когда вы нашли один, вы знаете, что находитесь на пути к обнаружению многих других, в различных скоплениях«.
Доказательством присутствия черной дыры стало действие ее сильного гравитационного влияния на окружающую среду. В частности, на движение звезды массой около пяти солнечных масс в ее окрестностях, которая была затянута гравитацией и вынуждена вращаться по орбите черной дыры.
Черная дыра, обнаруженная в NGC 1580, называется черной дырой звездной массы, поскольку ее масса все еще сопоставима с массой Солнца. Поэтому она сильно отличается от сверхмассивных черных дыр, которые находятся в центре большинства галактик.
Такие маленькие черные дыры обычно можно обнаружить
- по свечению в длине волны рентгеновских лучей, которые они испускают, поглощая материал вокруг себя;
- путем обнаружения присутствия гравитационных волн, возникающих при слиянии или столкновении двух черных дыр или нейтронных звезд.
Однако большинство этих звездных черных дыр нелегко обнаружить, используя только рентгеновское излучение. Поэтому после этого дополнительного подтверждения исследователи считают, что динамические исследования окружающей среды могут стать хорошим способом обнаружения присутствия небольших небесных монстров.
«Когда они образуют систему вместе со звездой, они влияют на ее движение тонким, но заметным образом, поэтому мы можем обнаружить их с помощью сложных инструментов«, — объясняет Стефан Драйзлер, член команды из Геттингенского университета.
Первая черная дыра в молодом скоплении
Говоря о динамике, метод, использованный Сарацино и его командой, безусловно, интересен для применения в будущем. И любые будущие открытия помогут еще лучше понять звездные скопления и черные дыры, которые в них располагаются.
Кстати, черная дыра в NGC 1580 — первая, обнаруженная в столь молодом скоплении.
ELT в поисках других скрытых черных дыр
Метод, разработанный исследовательской группой, также может позволить в будущем проводить сравнения с более крупными черными дырами и более старыми звездными скоплениями. Это позволит получить важную информацию о росте и эволюции этих удивительных космических объектов, являющихся источниками широко известных гравитационных волн.
В будущем Чрезвычайно большой телескоп ESO в Чили присоединится к таким уже высокопроизводительным инструментам, как VLT, в поисках новых скрытых черных дыр. ELT сможет обнаружить звезды с гораздо меньшей светимостью, что, как надеются, поможет обнаружить присутствие черных дыр даже в очень удаленных звездных скоплениях, таких как шаровые скопления.
С полным текстом исследования можно ознакомиться .