Чёрная дыра в карликовой галактике выдала себя, проглотив соседнюю звезду

Астрономы открыли чёрную дыру промежуточной массы в карликовой галактике SDSS J152120.07+140410.5. Галактика располагается на расстоянии 850 миллионов световых лет и на небесной сфере видна в созвездии Змеи (сложное обозначение указывает на её небесные координаты).

Чёрная дыра в карликовой галактике выдала себя, проглотив соседнюю звезду
Кольцо из звёзд вокруг ядра небольшой галактики

Такие чёрные дыры непросто обнаружить, но дыра проявила себя, разорвав находящуюся где-то поблизости звезду. Астрофизики зафиксировали краткую вспышку излучения, порождённую этим событием.

Сверхмассивные чёрные дыры с массами в миллионы или миллиарды масс Солнца встречаются в центре крупных галактик, таких, как Млечный Путь. «Обычные» чёрные дыры, то есть чёрные дыры звёздной массы, вероятно, образуются на месте массивных звёзд после окончания их жизненного цикла. Между этими группами объектов находятся так называемые чёрные дыры промежуточной массы — с массами в несколько сотен или тысяч солнечных. Таких объектов пока известно не очень много, и в последние годы их начали открывать при помощи детекторов гравитационных волн. Эти объекты интересны потому, что сверхмассивные чёрные дыры могут образовываться как раз из-за слияния дыр промежуточной массы. Предполагается, что такие чёрные дыры могут находиться и в центрах карликовых галактик. Одна группа теорий даже предполагает, что сверхмассивные дыры сформировались на ранней стадии развития Вселенной при слиянии многих таких карликовых галактик.

Чёрные дыры промежуточной массы трудно обнаружить. Стандартный инструмент поиска сверхмассивных чёрных дыр — исследование аккреционных дисков, то есть излучения от вещества, которое падает на чёрную дыру. Этот метод используется для исследования ближайшей такой дыры, то есть собственно объекта в центре Млечного Пути с обозначением Sgr A* (Стрелец A*). А чёрные дыры звёздной массы находят по поведению парных звёзд, то есть по перемещению на небесной сфере гравитационно связанных с ними объектов в двойных и тройных звёздных системах. Для дыр в центре карликовых галактик все эти методы пока недостаточно чувствительны, и мы знаем только о небольшой доле таких объектов.

Чёрная дыра в карликовой галактике выдала себя, проглотив соседнюю звезду
Компьютерное моделирование быстрого формирования аккреционного диска возле чёрной дыры при разрыве соседней с ней звезды приливными силами

В данном случае астрономам удалось обнаружить чёрную дыру по вспышке в карликовой галактике — дыра как раз в этот момент начала разрывать находящуюся поблизости звезду. Приливные силы вызвали вспышку излучения звезды, которая на короткое время затмила яркость всей галактики. Вспышку обнаружили в рамках обзора YSE ( Young Supernova Experiment), специально предназначенного для фиксации взрывов звёзд и других кратковременных космических событий. Эта техника известна астрономам, но раньше считалось, что она хорошо работает только для сверхмассивных чёрных дыр. Теперь мы знаем, что и небольшие чёрные дыры в карликовых галактиках также поддаются обнаружению. В исследовании приняли участие несколько наземных и космических обсерваторий, в частности, несколько обсерваторий на Гавайях, а также телескоп Hubble. Статья об открытии чёрной дыры появилась в ноябре 2022 года в Nature Astronomy.

Наблюдения за такими небольшими чёрными дырами помогут в будущем подтвердить или опровергнуть теорию о происхождении сверхмассивных чёрных дыр в центре галактик, включая и дыру в центре Млечного Пути. Пока что столкновения таких объектов фиксировались только по вспышкам гравитационных волн. Возможно, через какое-то время удастся зафиксировать и столкновение двух карликовых галактик с чёрными дырами, и изучать его можно будет, наблюдая за движением видимых объектов вблизи этих чёрных дыр.

Подготовка материала: Сергей Шапиро

Ссылка на источник