С помощью микролинзирования была обнаружена блуждающая черная дыра

Дрейфующая черная дыра в представлении художника. © FECYT, IAC
Дрейфующая черная дыра в представлении художника. © FECYT, IAC

Космический телескоп NASA «Хаббл» и наземные телескопы впервые позволили получить с помощью гравитационного микролинзирования прямые свидетельства существования одинокой черной дыры, дрейфующей в межзвездном пространстве. Удалось измерить ее массу и точное местоположение, а также оценить общее количество черных дыр в нашей галактике — их около 200 миллионов.

До сих пор массы черных дыр удавалось определять лишь косвенными методами, опираясь на их взаимодействия с компаньонами в двойных системах или со звездами в ядрах галактик (для сверхмассивных черных дыр). Новый прорыв был осуществлен после тщательного изучения события микролинзирования, обозначаемого как OGLE-2011-BLG-0462/MOA-2011-BLG-191, или коротко OB110462 (зарегистрировано проектом OGLE — Optical Gravitational Lensing Experiment, в котором задействован 1,3-метровый телескоп в Чили, управляемый Варшавским университетом, а также MOA — Microlensing Observations in Astrophysics на 1,8-метровом телескопе в Новой Зеландии — этот проект реализуется под руководством профессора Ясуси Мураки из Нагойского университета). На тему этих наблюдений вышло сразу две статьи от двух разных — и весьма многочисленных — интернациональных групп ученых, причем оценки массы в них сильно различаются. В первом случае 1 предполагаемая масса невидимого компактного объекта оценивается в диапазоне от 1,6 до 4,4 массы Солнца, поэтому речь может идти как о черной дыре, так и о нейтронной звезде — если масса окажется в нижней части этого диапазона. Зато во второй работе 2 авторы уверенно говорят о массе 7,1 ± 1,3 солнца и о скорости движения черной дыры 45 км/с — это свыше 160 тыс. км/ч. Обе группы использовали один и тот же набор фотометрических и астрометрических данных от наземных телескопов и «Хаббла».

 Изображение «Хаббла» (врезка) и фотометрическая кривая блеска (вверху) для OB110462 из работы Lam et al. На изображении событие OB110462 обведено черным и показано без увеличения. Наблюдения помечены точками синего (OGLE), красного и черного («Хаббл») цветов. Взвешенные по умолчанию (DW; сплошные) и равновзвешенные (EW; пунктирные) модели максимального правдоподобия показаны вместе с соответствующими остатками
Изображение «Хаббла» (врезка) и фотометрическая кривая блеска (вверху) для OB110462 из работы Lam et al. На изображении событие OB110462 обведено черным и показано без увеличения. Наблюдения помечены точками синего (OGLE), красного и черного («Хаббл») цветов. Взвешенные по умолчанию (DW; сплошные) и равновзвешенные (EW; пунктирные) модели максимального правдоподобия показаны вместе с соответствующими остатками

«Хаббл», который наибольший вклад внес своими астрометрическими данными, проводил наблюдения спирального рукава Стрельца-Киля Млечного Пути, что позволило выявить черную дыру, проходившую через этот рукав на расстоянии 3–6 тыс. световых лет от нас (или на расстоянии 5 тыс. световых лет, по оценкам второй группы). Эта блуждающая черная дыра в момент своего образования миллионы лет назад получила толчок при взрыве сверхновой за счет асимметричного выброса гравитационных волн, после чего отправилась в долгий путь через всю Галактику.

«Блуждающие по Млечному Пути черные дыры рождаются в результате редких чудовищных взрывов массивных звезд, составляющих менее одной тысячной всего звездного населения нашей галактики, они по меньшей мере в двадцать раз массивнее нашего Солнца, — говорится в заявлении NASA 3. — Эти звезды взрываются как сверхновые, а остатки их ядер под действием гравитации испытывают коллапс и превращаются в сверхкомпактные объекты. Поскольку взрыв не получается идеально симметричным, получившаяся в результате черная дыра может испытать толчок и полететь за счет отдачи через всю галактику».

«Хаббл», конечно, не способен сфотографировать непосредственно черную дыру, так как она поглощает весь падающий на нее свет, однако гравитация этих объектов искажает окружающее пространство, и свет, исходящий от какой-либо фоновой звезды, искривляется и местами усиливается, когда черная дыра проходит перед этой звездой, что и дает астрономам возможность зафиксировать присутствие невидимого объекта. Этот эффект называют эффектом микролинзирования, он в данном случае и используется для оценки массы блуждающей черной дыры в виде особого метода измерения «астрометрического микролинзирования». «Хаббл» наблюдал за прохождением невидимого объекта перед звездами, их видимых «вспышек» и «сдвигов» на протяжении 270 дней, однако затем потребовалось еще шесть лет, чтобы обработать всё данные и построить убедительные модели. Большинство исследователей теперь считает, что речь идет именно о черной дыре, однако остается все же вероятность, что невидимый объект представляет собой нейтронную звезду.

«Что бы это ни было, этот объект — первый обнаруженный невидимый остаток звезды, блуждающий по галактике без сопровождения компаньона», — говорит ведущий автор первой статьи аспирант Кейси Лэм (Casey Y. Lam 4) из Калифорнийского университета в Беркли. «Как бы нам ни хотелось сказать, что это определенно черная дыра, мы должны рассказать обо всех возможных решениях. Сюда входят как черная дыра с небольшой массой, так и, возможно, нейтронная звезда», — считает его соавтор и руководитель этой группы Джессика Лу (Jessica R. Lu 5) из того же университета.

«Астрометрическое микролинзирование концептуально просто, но с точки зрения наблюдений очень сложно, — поясняет руководитель второй группы Кайлаш Чандра Саху (Kailash Chandra Sahu 6) из Научного института космического телескопа в Балтиморе. — Микролинзирование — единственный метод, доступный для идентификации изолированных черных дыр».

Согласно известным оценкам, для превращения в черную дыру остаток взорвавшейся звезды должен быть массивнее двух солнц, так что вероятность, что это именно черная дыра, весьма велика. В принципе, обзоры микролинзирования ежегодно выявляют около двух тысяч «внезапно вспыхивающих» звезд, перед которыми могли проходить невидимые массивные объекты — потенциальные блуждающие черные дыры, однако их массы нельзя надежно оценить без соответствующих точных астрометрических данных, которые в данном случае и предоставил «Хаббл».

Максим Борисов


1 Lam et al., arxiv.org/abs/2202.01903 (принято к публикации в Astrophysical Journal Letters)

2 Sahu et al., arxiv.org/abs/2201.13296 (принято к публикации в Astrophysical Journal)

3 hubblesite.org/contents/news-releases/2022/news-2022-001

4 w.astro.berkeley.edu/~casey_lam/

5 astro.berkeley.edu/people/jessica-lu/

6 stsci.edu/~ksahu/

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (3 оценок, среднее: 4,33 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: