При помощи Очень Большого телескопа Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) астрономы обнаружили малую черную дыру за пределами Млечного Пути. Объект был выявлен по его влиянию на движение соседней звезды. Этот метод регистрации впервые применен для выявления черной дыры вне нашей Галактики. Работа открывает возможности обнаружения черных дыр, скрывающихся в Млечном Пути и близких к нему галактиках. Теперь мы сможем лучше понять, как образуются и эволюционируют эти таинственные объекты.
Обнаруженная черная дыра притаилась в насчитывающем тысячи звезд скоплении NGC 1850, которое расположено примерно в 160 000 световых лет от нас в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути.
«Как Шерлок Холмс выслеживал банду преступников по допущенным ими оплошностям, так и мы с лупой в руках отслеживаем движения каждой звезды этого скопления, пытаясь заметить в них признаки присутствия недоступных прямому наблюдению черных дыр, — говорит руководитель работы Сара Сарачино (Sara Saracino) из Института астрофизических исследований при Университете Джона Мурса в Ливерпуле. — Приводимые нами результаты изобличают лишь одного из разыскиваемых преступников, но когда вы находите одного, вам легче изловить еще многих, скрывающихся в других скоплениях».
Первый выслеженный группой «преступник» оказался примерно в 11 раз массивнее Солнца. Он выдал себя своим гравитационным воздействием на обращающуюся вокруг него звезду массой в пять солнечных. Астрономы раньше уже выявляли малые черные дыры звездных масс в других галактиках, регистрируя рентгеновское излучение, которое испускается при поглощении ими вещества, или гравитационные волны, которые возникают при слиянии черной дыры с другой такой же дырой или с нейтронной звездой.
Однако чаще всего черные дыры звездных масс не выдают своего присутствия ни рентгеновским излучением, ни гравитационными волнами. «Огромное большинство таких объектов можно выявить только динамически, — говорит член исследовательской группы Стефан Драйцлер (Stefan Dreizler), сотрудник Геттингенского университета. — Когда они образуют двойные системы с обычными звездами, они влияют на их движение — слабо, но вполне заметно. Мы можем зарегистрировать это влияние при помощи чувствительных инструментов».
Динамический метод, примененный Сарачино и ее группой, мог бы позволить астрономам найти гораздо больше черных дыр и раскрыть их секреты. «Каждая выполненная нами регистрация такого объекта будет важна для понимания природы звездных скоплений и присутствия в них черных дыр», — говорит Марк Гилис (Mark Gieles) из Университета Барселоны.
Регистрация черной дыры в NGC 1850 — первый случай обнаружения такого объекта в молодом звездном скоплении. Возраст скопления составляет всего около 100 миллионов лет — один миг в астрономических масштабах времени. Применение разработанного группой динамического метода может выявить в похожих скоплениях другие молодые черные дыры и пролить свет на их эволюцию. Сравнивая эти объекты с более зрелыми и массивными черными дырами в более старых скоплениях, астрономы, возможно, смогут понять, как происходит рост этих объектов за счет поглощения ими звезд или слияния с другими черными дырами. Накапливая статистику черных дыр в звездных скоплениях, мы углубим наше понимание природы источников гравитационных волн.
В своей работе группа пользовалась накопленными за два с лишним года наблюдательными данными, полученными со спектрографом MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) на телескопе VLT ESO в чилийской пустыне Атакама. «Спектрограф MUSE позволил вести наблюдения крайне густонаселенных звездных полей во внутренних частях звездных скоплений. С ним можно анализировать свет каждой индивидуальной звезды. За одну экспозицию можно получать информацию о тысячах звезд — по крайней мере в десять раз больше данных, чем с любым другим инструментом», — говорит Себастьян Каманн (Sebastian Kamann), сотрудник Института астрофизических исследований в Ливерпуле, давно считающийся экспертом по работе с приемником MUSE. Эти данные позволили исследователям выделить звезду с необычными движениями, свидетельствующими о присутствии поблизости от нее черной дыры. Другие данные, полученные в Варшавском университете в рамках эксперимента по оптическому гравитационному линзированию и на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA, подтвердили результат группы и позволили измерить массу обнаруженной черной дыры.
Результаты исследования представлены в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
