Рекордно большая черная дыра Gaia BH3 в нашей галактике: как ее обнаружили?
Черные дыры образуются как конечный этап жизни звезды. После полного выгорания термоядерного топлива и прекращения реакции она начинает остывать, что вызывает уменьшение внутреннего давления и сжатие под действием гравитации. Недавно астрономы совершили открытие: вблизи Земли они нашли уникально большую черную дыру, которая получила название Gaia-BH3. Она почти в 33 раза тяжелее Солнца, хотя в среднем вес черной дыры в нашей галактике составляет около 10 солнечных масс. Рассказываем, что известно о Gaia BH3 и как ее обнаружили.
Что представляет из себя черная дыра Gaia BH3?
Черные дыры — загадочные астрономические объекты Вселенной, обладающие неимоверной плотностью и гравитацией, которая не позволяет даже свету уйти от них. В Млечном Пути находится более 100 млн черных дыр, в том числе Стрелец А* — сверхмассивная черная дыра в центре галактики, масса которой превышает массу Солнца в 4 млн раз.
В апреле 2024 года астрономы из Национального центра научных исследований с помощью телескопа Gaia обнаружили в Млечном Пути Gaia BH3 — черную дыру звездной массы рекордного размера. Ее физическая величина превышает солнечную массу в 32,7 раза. Расстояние от Земли до Gaia BH3 составляет всего 2 тыс. световых лет. Это вторая по близости к нам известная черная дыра среди всех обнаруженных. Ближайшая к Земле Gaia BH1 находится на расстоянии 1 560 световых лет. Ее размер составляет около 9,6 солнечных масс, что существенно меньше величины недавно обнаруженной Gaia BH3.
Джордж Сибрук, ученый из Лаборатории космических наук Малларда Университетского колледжа Лондона, отметил, что Gaia BH3 играет важную роль в изучении «спящих» звездных черных дыр, так как она оказалась самой массивной среди обнаруженных в нашей галактике.
Как появилась Gaia BH3?
Астрономы обнаружили черную дыру в процессе анализа наблюдений, сделанных космическим телескопом Gaia. Исследователи не ожидали выявить что-либо необычное, однако их внимание привлекло аномальное движение, вызванное гравитационным воздействием Gaia BH3 на своего ближайшего спутника — гигантскую звезду в созвездии Орла. Это было чрезвычайно удачным событием, потому что многие «спящие» черные дыры лишены близкого компаньона, что усложняет их обнаружение, так как они не излучают свет.
Колеблющееся движение звезды указывало на то, что она находилась в орбитальном взаимодействии со «спящей» черной дырой. Для подтверждения открытия использовались данные с наземных обсерваторий и эшелле-спектрографа UVES. Оказалось, что звезда, вращающаяся вокруг Gaia BH3, была сформирована около 2 млрд лет назад. Ее траектория указывает на то, что она, вероятно, была частью небольшой галактики или шарового скопления, поглощенного нашей галактикой более 8 млрд лет назад. Состав звездного компаньона указывает на то, что исходная звезда, ставшая Gaia BH3, могла содержать минимальное количество тяжелых элементов.
Астрономы обнаружили аналогичные массивные черные дыры за пределами Млечного Пути. Это побудило их предположить, что черные дыры звездной массы, подобные Gaia BH3, возникли в результате коллапса звезд с низким содержанием металлов. Предполагается, что такие звезды, состоящие преимущественно из водорода и гелия, теряют меньше массы за время своего существования, что в итоге приводит к образованию черной дыры большой величины — у них остается больше материала к концу жизненного цикла. Однако до сих пор нет прямых доказательств, связывающих звезды с низким содержанием металлов с черными дырами большой массы.
По словам авторов исследования, его результаты Gaia BH3 были опубликованы на предварительном этапе из-за уникальности этого открытия. Раннее предоставление информации о черной дыре позволит другим астрономам приступить к изучению этого объекта как можно раньше. Полную же информацию планируют представить к концу 2025 года. Дополнительные наблюдения за Gaia BH3 могут раскрыть ее происхождение и характеристики.
