Зовсім новий клас чорних дір може ховатися у Всесвіті, і це, можливо, набагато крихітніше того, що виявили вчені раніше, згідно з новими висновками.
Чорні діри - це масивні небесні предмети, які збивають все, що надто близько; навіть інтенсивне гравітаційне осягнення чорної діри не може уникнути світла. Пошук чорних дір, малих і великих - таких, як надмасивні, які сидять у центрі більшості галактик, включаючи нашу власну - допомагає дослідникам зібратись у тому, як працює Всесвіт, і створює розповідь для життя та смерті зірок.
Це тому, що чорні діри - це трупи того, що раніше були масивними зірками, які зазнали вибухової гибелі, врешті-решт руйнуючись на собі. Вибухова смерть та подальший крах зірок можуть утворювати два різних об’єкти. Якщо початкова зірка досить масивна, цей вибух призведе до чорної діри, але якщо її немає, труп натомість утворить невеликий щільний предмет, відомий як нейтронна зірка.
Зазвичай астрономи шукають ці чорні діри у нашій власній галактиці, вимірюючи рентгенівські промені, які випромінюються, коли чорні діри сифонують матеріал сусідніх зірок. З іншого боку, у віддалених галактиках дослідники шукають гравітаційних хвиль, що утворюються шляхом злиття двох чорних дір або від зіткнення нейтронних зірок.
Але група дослідників поцікавилася, чи можуть бути чорні діри порівняно низької маси, які не випромінюють сигнальні рентгенівські сигнали інших чорних дір. Такі гіпотетичні чорні діри, ймовірно, існують у бінарній системі з іншою зіркою, хоча вони орбітимуть досить далеко від цієї зірки, щоб вони не їли багато від свого зоряного супутника; як такі, вважають дослідники, ці маленькі чорні діри не дадуть виявити рентгенівські випромінювання і тому залишаться невидимими для астрономів, - сказав Тодд Томпсон, професор астрономії Державного університету штату Огайо та головний автор дослідження нові висновки.
"Ми майже впевнені, що у галактиках повинно бути багато, багато цих чорних дір у бінарних системах із зірками. Просто ми їх не знайшли, тому що їх важко знайти", - сказав Томпсон Live Science. Але "завжди цікаво намагатися знайти речі, які неможливо побачити".
Томпсон та його колеги шукали докази цих чорних дір у зіркових супутників запропонованих об'єктів. Дослідники перебирали дані експерименту галактичної еволюції точки обсерваторії Apache Point (APOGEE), які мали інформацію про спектр світла - різні довжини енергії, що виробляються об'єктом, - від понад 100 000 зірок у нашій галактиці.
Інформація цього опитування виявила зміну спектрів або довжин хвиль світла від кожної з цих зірок. Якщо дослідники помітили будь-які зміни в цих спектрах - наприклад, перехід до більш сильних довжин хвиль або перехід до червоніших довжин хвиль, - це може означати, що певна зірка оберталася навколо небаченого супутника. Зробивши цей аналіз, дослідники розглядали зміни яскравості підмножини зірок, які могли обертатися навколо чорних дір, використовуючи дані іншого опитування під назвою «Всесвітнє автоматизоване опитування для супернових» (ASAS-SN). Вони шукали зірок, які світлішали і тьмянішали, одночасно переходячи в червоне і синє.
Ось так дослідники виявили масивний темний предмет, замкнутий у гравітаційному обіймі зі швидкою обертовою гігантською зіркою, що знаходиться приблизно в 10 000 світлових років у далеких межах нашої галактики, поблизу сузір'я Аріга. Дослідники оцінили, що маса цього об'єкта приблизно в 3,3 рази більша від нашого сонця, занадто масивна, щоб бути нейтронною зіркою, і недостатньо масивна порівняно з будь-якою відомою чорною дірою.
Найбільш масивна нейтронна зірка, про яку знають вчені, у 2,1 рази перевищує масу нашого Сонця, тоді як найменш відома чорна діра, яка відома, приблизно в п’ять-шість разів перевищує масу нашого сонця, сказав Томпсон. Однак нижня межа нової маси об'єкта - найменша маса цього об'єкта - у 2,6 рази перевищує масу нашого Сонця, а це, як вважають астрономи, є верхньою межею теоретичного отримання масивних нейтронних зірок. Будь-яка більш масивна, ніж ця, і нейтронна зірка впала б у чорну діру.
Тож цей темний таємничий об’єкт "міг бути наймасовішою нейтронною зіркою, яку коли-небудь бачили", прямо на межі, після якої він не може існувати, сказав Томпсон. "Я насправді був би ще більше схвильований, якби це було правдою". Але більш ніж ймовірно, що це гіпотезована, але ніколи раніше не виявлена відносно низька маса чорної діри, додав він.
Деян Стойкович, космолог та професор фізики в університеті Буффало-коледжу мистецтв і наук, який не був причетний до досліджень. "Це, швидше за все, чорна діра", тому що вона занадто масивна, щоб бути нейтронною зіркою, якщо тільки це не якась незвичайна зірка, Стойкович сказав Live Science. "Звук цього знаходження дуже розумний", але не несподіваний, оскільки астрономи знають, що чорні діри нижчої маси існують.
Томпсон заявив, що сподівається на майбутні відкриття, такі як інформація про нахил орбіти зірки навколо темного об'єкта, який космічний корабель Гая Європейського космічного агентства може зібрати в майбутній місії. Це може допомогти дослідникам точніше виміряти масу темного предмета.
Ці результати були опубліковані вчора (31 жовтня) у журналі Science.
