VFTS 243 — это двойная система, состоящая из большой горячей голубой звезды и черной дыры, вращающихся вокруг друг друга, как показано на этой анимации.
В области исследования черных дыр всегда происходит что-то новое и захватывающее.
Альберт Эйнштейн впервые опубликовал свою книгу, объясняющую общую теорию относительности, в которой постулировались черные дыры, в 1922 году. Сто лет спустя астрономы получили реальные изображения черной дыры в центре Млечного Пути. В недавней статье группа астрономов описывает еще одно захватывающее новое открытие: первую «спящую» черную дыру, наблюдаемую за пределами галактики.
Я астрофизик, изучающий черные дыры — самые плотные объекты во Вселенной — почти два десятилетия. Спящие черные дыры — это черные дыры, которые не излучают видимого света. Таким образом, их, как известно, трудно найти. Это новое открытие является захватывающим, потому что оно дает представление о формировании и эволюции черных дыр. Эта информация жизненно важна для понимания гравитационных волн, а также других астрономических явлений.
Что такое ВФТС 243?
VFTS 243 — это двойная система, то есть она состоит из двух объектов, вращающихся вокруг общего центра масс. Первый объект — очень горячая голубая звезда с массой в 25 раз больше солнечной, а второй — черная дыра в девять раз массивнее Солнца. VFTS 243 расположена в туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути, расположенной примерно в 163 000 световых лет от Земли.
Это видео начинается с вида на Млечный Путь и приближается к VFTS 243, расположенному в Большом Магеллановом Облаке.
Черная дыра в VFTS 243 считается спящей, потому что она не излучает никакого обнаруживаемого излучения. Это резко контрастирует с другими бинарными системами, в которых от черной дыры регистрируется сильное рентгеновское излучение.
Черная дыра имеет диаметр около 33 миль (54 километра) и выглядит карликом по сравнению с энергичной звездой, которая примерно в 200 000 раз больше. Оба быстро вращаются вокруг общего центра масс. Даже в самые мощные телескопы визуально система выглядит как одна голубая точка.
Поиск спящих черных дыр
Астрономы подозревают, что в Млечном Пути и Большом Магеллановом Облаке скрываются сотни таких двойных систем с черными дырами, не излучающими рентгеновское излучение. Черные дыры легче всего увидеть, когда они отделяют материю от звезды-компаньона — процесс, известный как «кормление».
Кормление производит диск из газа и пыли, который окружает черную дыру. Когда вещество диска падает внутрь черной дыры, трение нагревает аккреционный диск до миллионов градусов. Эти горячие диски материи испускают огромное количество рентгеновских лучей. Первой черной дырой, обнаруженной таким образом, стала знаменитая система Лебедь X-1.
Астрономы давно знали, что VFTS 243 — двойная система, но было неясно, является ли эта система парой звезд или танцем между одиночной звездой и черной дырой. Чтобы определить, что было правдой, команда, изучающая бинарную систему, использовала технику, называемую спектральным распутыванием. Этот метод разделяет свет от VFTS 243 на составляющие его длины волн, что похоже на то, что происходит, когда белый свет попадает в призму и создаются разные цвета.
Этот анализ показал, что свет от VFTS 243 исходил от одного источника, а не от двух отдельных звезд. При отсутствии обнаруживаемого излучения, исходящего от спутника звезды, единственным возможным выводом было то, что второе тело в двойной системе является черной дырой и, следовательно, первой спящей черной дырой, обнаруженной за пределами галактики Млечный Путь.
Почему VFTS 243 важен?
Большинство черных дыр с массой менее 100 Солнц образовались в результате коллапса массивной звезды. Когда это происходит, часто происходит мощный взрыв, известный как сверхновая.
Тот факт, что черная дыра в системе VFTS 243 находится на круговой орбите со звездой, является убедительным доказательством того, что не было взрыва сверхновой звезды, который в противном случае мог бы вытолкнуть черную дыру из системы или, по крайней мере, нарушить орбиту. Вместо этого, похоже, что звезда-прародитель коллапсировала напрямую, образовав черную дыру без взрыва.
Массивная звезда в системе VFTS 243 проживет всего еще 5 миллионов лет — мгновение ока по астрономическим меркам. Смерть звезды должна привести к образованию еще одной черной дыры, превратив систему VFTS 243 в двойную черную дыру.
На сегодняшний день астрономы обнаружили около 100 событий, когда двойные черные дыры сливались и производили рябь в пространстве-времени. Но как образуются эти двойные системы черных дыр, до сих пор неизвестно, поэтому VFTS 243 и подобные системы, которые еще предстоит открыть, так важны для будущих исследований. Возможно, у природы есть чувство юмора, ведь черные дыры — самые темные из существующих объектов и не излучают света, но они проливают свет на наше фундаментальное понимание Вселенной.
Идан Гинзбург, академический факультет физики и астрономии Университета штата Джорджия. Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.
Изображение листинга ESO/L. Кальсада
