Содержание
Обнаружена ближайшая к Земле черная дыра
07 ноября 2022
12:46
Юлия Рудый
Астрономы нашли ближайшую из известных чёрных дыр. Она в 10 раз массивнее Солнца и вращается по орбите вокруг своей звезды, на том же расстоянии, что и Земля от Солнца.
Стоит ли беспокоиться, что эта космическая хищница когда-либо поглотит Солнечную систему? Навряд ли. Всё же эта чёрная дыра находится на расстоянии 1 600 световых лет от нас и располагается в созвездии Змееносца. Следующая по близости к нам известная чёрная дыра находится на расстоянии около 3 000 световых лет и располагается в созвездии Единорога.
Всего же в Млечном Пути астрономы нашли порядка 20 чёрных дыр. Самой главной из них является, конечно же, Стрелец А*, «снимок» которой не так давно торжественно презентовали учёные.
Чем действительно интересна новая находка?
Она ничего не делает. То есть она не притягивает ближайшую к себе звезду, обретая её тем самым на медленную гибель. Более того, она не поглощает своей гравитацией словно пылесосом всё вещество поблизости, что обычно приводит к ярким вспышкам излучения. Скорее всего, эта чёрная дыра, которой учёные дали кодовое название Gaia Bh2, бездействует. Как выразился автор газеты The New York Times, тихий убийца ждёт, пока космические потоки не накормят его.
Напомним, что опасность чёрных дыр состоит в том, что мы их не видим (от них не может ускользнуть даже свет). Они стягивают на себя своей чудовищной гравитацией всё вещество вокруг и рвут объекты космоса на части, выбрасывая при этом огромное количество энергии.
По этим признакам астрономы и обнаруживают космических хищниц. Однако Gaia Bh2 как будто бы спит в ожидании новой добычи. Как же её нашли?
Исследователь Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики Карим Эль-Бадри и его команда четыре года искали этих скрытых демонов космоса.
Учёный нашёл «спящую» чёрную дыру, тщательно изучив данные космического аппарата «Гайя» Европейского космического агентства. Мы писали про него ранее. Данные обсерватории позволяют с невероятной точностью картировать положение и движение миллионов звёзд в Млечном Пути.
В этих данных доктор Эль-Бадри и обнаружил звезду, практически идентичную нашему Солнцу, которая как-то странно «дрожала». Но расчёты показали, что никакой видимый объект рядом не мог трясти это светило. При этом гравитационные эффекты какого-то невидимого компаньона звезды были очевидными. Что же дёргало звезду из стороны в сторону?
В поисках ответа на этот вопрос исследователи подключили к наблюдениям телескоп Gemini North, расположенный на Гавайях. Он помог измерить скорость и период колебаний звезды, из чего учёные поняли, какие относительные массы имеют объекты, вовлечённые в эту космическую чехарду.
Обычно таким методом астрономы ищут экзопланеты, которые столь малы, что их слабый свет теряется на фоне их ярко сияющих звёзд.
Однако на этот раз добыча учёных была намного-намного больше.
Последующие расчёты показали, что вокруг «дрожащей» звезды вращается чёрная дыра с массой порядка десяти масс Солнца.
«Возьмите Солнечную систему, поместите чёрную дыру туда, где находится Солнце, и Солнце туда, где находится Земля, и вы получите эту систему», ‒ пояснил Эль-Бадри в пресс-релизе Национальной оптической и инфракрасной лаборатории, которая управляет North Gemini.
Теперь Эль-Бадри и его команда уверены, что в Галактике существует очень много «спящих» чёрных дыр в таких же двойных системах. Что означает, что нам нужно продолжать поиски.
Ведь даже эта система из двух объектов не до конца понятна исследователям космоса. Прародителем чёрной дыры должна была быть звезда с массой около 20 солнечных. Однако, согласно теории, смерть звезды и последующее образование чёрной дыры должны были быть связаны со взрывом сверхновой и другими процессами, которые серьёзно повлияли, а то и разрушили другую меньшую звезду.
Но отчего же тогда другая звезда выглядит такой нормальной?
Чтобы понять природу и способы рождения подобных устойчивых и «тихих» систем, нужно набрать больше данных о них.
Статья авторов открытия вышла в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Ранее мы рассказывали о том, как были обнаружены чёрная дыра, блуждающая по Галактике, и первая экзопланета за пределами Млечного Пути. Кроме того, мы писали об очень интересном открытии, в ходе которого учёные увидели излучение, вышедшее… из-за чёрной дыры.
Больше важных и интересных новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
наука
космос
Земля
астрономия
черная дыра
общество
новости
Ранее по теме
Астрономы впервые нашли чёрную дыру-невидимку вне Галактики
Новая веха в радиоастрономии: учёные «сфотографировали» главную чёрную дыру Млечного Пути
Российские учёные открыли самую тесную двойную чёрную дыру
Гигантские пузыри в центре Галактики созданы сверхмассивной чёрной дырой
Первая в своём роде: астрономы нашли первую чёрную дыру, блуждающую по Галактике
В соседней галактике найдена уникальная чёрная дыра
Открыта ближайшая к Земле черная дыра из известных
2.
8K
Like
Love
Haha
Wow
Sad
Angry
32
Она проживает в созвездии Змееносец и находится в три раза ближе предыдущего рекордсмена.
Используя телескоп обсерватории «Gemini», астрономы подтвердили существование «спящей» черной дыры звездной массы, расположенной на расстоянии всего 1,6 тысячи световых лет от Земли. Она является членом двойной системы, превосходит по массе Солнце в десять раз и на данный момент – ближайший к нам известный объект данного типа. Метод обнаружения и выводы ученых представлены в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Возьмите Солнечную систему, поместите черную дыру на место Солнца, а Солнце – на место Земли, и вы получите эту систему», – рассказывают авторы открытия.
Система Gaia Bh2 в представлении художника.
Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani
Черные дыры являются самыми экстремальными объектами во Вселенной. Их сверхмассивные версии, вероятно, находятся в центрах всех крупных галактик. Черные дыры звездной массы, которые «тяжелее» Солнца от пяти до ста раз, встречаются гораздо чаще, и, по оценкам астрономов, только в Млечном Пути их насчитывается до ста миллионов.
Однако на сегодняшний день подтверждены лишь немногие из них, и почти все они «активные», то есть поглощают материю компаньона, выдавая свое присутствие в рентгеновских лучах. «Спящие» черные дыры этого не делают, и обнаружить их можно только по несвойственным для изолированных одиночных объектов движениям вращающихся вокруг них спутников.
Черная дыра, поглощающая звезду, в представлении художника. Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser
Открытая черная дыра, получившая обозначение Gaia Bh2, изначально была идентифицирована как кандидат при анализе данных, собранных космическим телескопом «Gaia».
Последующие наблюдения в обсерватории «Gemini» стали решающими для ее подтверждения.
«Полученные данные однозначно показали, что система состоит из солнцеподобной звезды и, по крайней мере, одной спящей черной дыры. Мы не смогли найти ни одного правдоподобного астрофизического сценария, который мог бы объяснить наблюдаемую орбиту компаньона, если на него не воздействует хотя бы одна черная дыра», – пояснили авторы открытия.
Стоит отметить, что современные модели эволюции двойных систем затрудняются объяснить, как могла возникнуть такая конфигурация системы Gaia Bh2. В частности, звезда-прародительница, которая позже превратилась в черную дыру, была по меньшей мере в двадцать раз массивнее Солнца и прожила бы всего несколько миллионов лет.
«Если обе звезды системы образовались одновременно, то массивная быстро превратилась бы в сверхгиганта, раздувшись и поглотив компаньона, прежде чем он успел эволюционировать до сжигающую водород звезду главной последовательности, подобную нашему Солнцу», – пояснили авторы открытия.
Телескоп «Gemini North», расположенный на потухшем вулкане Мауна-Кеа на высоте 4200 метров над уровнем моря на острове Гавайи. Credit: Joy Pollard
Совсем не ясно, как звезда солнечной массы могла пережить этот эпизод. Теоретические модели, которые допускают выживание, предсказывают, что компаньон черной дыры должен был оказаться на гораздо более близкой к ней орбите, чем та, которая наблюдается на самом деле.
«Это может указывать на то, что в понимании того, как черные дыры формируются и развиваются в двойных системах, существуют важные пробелы, а также предполагает существование еще не изученной популяции спящих черных дыр в двойных системах», – заключили авторы открытия.
Обнаружена похожая на Солнце звезда, вращающаяся вокруг ближайшей к Земле черной дыры
Представьте, что наше Солнце вращается вокруг черной дыры, возможно, вкручиваясь в нее. Правда, мысль о том, что наша относительно нормальная звезда могла попасть в такую ловушку, звучит как сюжет из фантастического фильма.
Действительно, из всех черных дыр, обнаруженных астрономами ранее, ни одна не угрожала звезде, подобной Солнцу.
Вместо этого черные дыры, как правило, были тесно связаны со своими звездами-компаньонами, лишая их материи, которая затем ярко светилась по мере того, как ускорялась навстречу своей гравитационной судьбе. Из-за этого вращающегося аккреционного диска из лишенного материала черные дыры являются яркими источниками рентгеновского излучения — и именно так астрономы обычно обнаруживают черные дыры в первую очередь.
Но астрономы уже давно считают, что может существовать более коварная популяция двойных систем черных дыр, которые не светятся ярко и поэтому остаются скрытыми. И если эти скрытые черные дыры существуют, то орбитальные обсерватории последнего поколения смогут их обнаружить.
Теперь Карим Эль-Бадри из Гарвардского и Смитсоновского астрофизического центра в Кембридже и другие говорят, что они обнаружили первый пример такой скрытой черной дыры в данных, собранных космическим кораблем Gaia.
Эта странная система, называемая Gaia Bh2, состоит из похожей на Солнце звезды, вращающейся вокруг крошечного массивного объекта, который Эль-Бадри и его коллеги называют черной дырой. Если это подтвердится, эта черная дыра станет ближайшей к Земле из известных черных дыр.
Новые наблюдения показывают, что системы черных дыр, содержащие, казалось бы, обычные звезды, вероятно, гораздо более распространены, чем предполагалось изначально.
3D-карта Млечного Пути
Космический аппарат Gaia в настоящее время измеряет положения и расстояния до более чем 1 миллиарда астрономических объектов в нашей галактике. Таким образом, он собирает самую подробную трехмерную карту Млечного Пути из когда-либо созданных.
Когда Гайя движется по своей орбите вокруг Солнца, она измеряет видимое изменение положения небесного объекта на фоне неба, называемое его параллаксом. Затем с помощью довольно простых вычислений астрономы могут точно определить, как далеко находится этот объект.
Но время от времени Гайя сталкивается с объектами, движущимися по-разному, обычно потому, что они вращаются вокруг другого объекта. А ранее в этом году Эль-Бадри и его команда нашли такой пример в последнем наборе данных Gaia.
Рассматриваемый объект — обычная звезда примерно того же размера, массы и температуры, что и наше Солнце, но находится на расстоянии около 1600 световых лет в созвездии Змееносца Змееносца. Единственная странная особенность этой звезды — ее вращательное движение, которое, по словам исследователей, является явным признаком того, что она должна вращаться вокруг невидимого компаньона каждые 186 дней.
Эль-Бадри и его команда решили охарактеризовать характер этого компаньона. Основываясь на подробной серии дальнейших наземных наблюдений, исследователи говорят, что предполагаемый компаньон черной дыры не виден в 9 часов.0025 любых длин волн. Учитывая это движение, подобный Солнцу спутник должен иметь массу примерно в 10 раз больше массы Солнца.
Это слишком массивно, чтобы невидимый объект был нейтронной звездой. А если бы этот объект был обычной звездой, он был бы в 500 раз ярче своего солнечного спутника. Тот факт, что центральный объект остается невидимым, оставляет только один вывод. «Мы не находим правдоподобного астрофизического сценария, который мог бы объяснить орбиту и не включал черную дыру», — говорят они.
Если это интересное открытие подтвердится, оно изменит наше понимание природы и вездесущности черных дыр. До сих пор ближайшая к Земле черная дыра находилась примерно в три раза дальше.
Существование Gaia Bh2 так близко к Земле предполагает, что системы такого типа должны быть распространены. «Его открытие предполагает существование значительной популяции спящих черных дыр в двойных системах», — пишут авторы в своей статье, опубликованной 2 ноября в 9025 Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества 9.0026 .
Загадка формации
Гайя Bh2 представляет собой нечто вроде головоломки: Эль-Бадри и его команда все еще ломают голову над тем, как она вообще появилась.
Проблема в том, что большинство черных дыр образуются в результате огромных взрывов сверхновых, которые происходят, когда умирают массивные звезды.
Исследователи говорят , что прародителем Gaia Bh2 должна быть звезда-сверхгигант с гораздо большим радиусом, чем нынешнее разделение двойной системы. Но звезда, подобная Солнцу, не могла выжить при таких обстоятельствах во время или после взрыва сверхновой, поэтому Гея Bh2 должна была сформироваться другим путем. Как именно, правда, пока не ясно.
Чтобы лучше понять странную систему Gaia Bh2, астрономам необходимо найти другие примеры скрытых черных дыр. К счастью, им, возможно, не придется долго ждать. Эль-Бадри и его команда надеются, что «будущие выпуски Gaia, вероятно, облегчат открытие еще десятков».
Ссылка: Солнцеподобная звезда, вращающаяся вокруг черной дыры: arxiv.org/abs/2209.06833
Ближайшая к Земле черная дыра обнаружена на нашем «космическом заднем дворе»
Представление художника о странной паре звезды и черной дыры.
(Изображение предоставлено: Международная обсерватория Близнецов/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani)
Астрономы обнаружили ближайшую к Земле известную черную дыру, и она в два раза ближе, чем предыдущий рекордсмен.
Сингулярность пространства-времени , названная Gaia Bh2, находится на расстоянии 1566 световых лет в созвездии Змееносца и примерно в 10 раз массивнее нашего солнца . Это достаточно близко к нашей планете, чтобы считаться «нашим космическим задним двором», говорится в заявлении исследователей .
Гайя Сh2 не одна; это часть двойной системы со звездой, похожей на солнце, которая вращается вокруг нее примерно на том же расстоянии, что и Земля вращается вокруг Солнца. Система, которая была описана в исследовании от 4 ноября, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , является первой в своем роде, когда-либо наблюдаемой в Млечном Пути.
Связанный: Являются ли черные дыры червоточинами?
«Хотя было много заявлений об обнаружении подобных систем, почти все эти открытия впоследствии были опровергнуты», — ведущий автор Карим Эль-Бадри , астрофизик из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Массачусетсе и Астрономического института Макса Планка в Германии, говорится в заявлении.
«Это первое однозначное обнаружение солнцеподобной звезды на широкой орбите вокруг черной дыры звездной массы в нашей галактике».
Черные дыры начинаются как большие звезды с массой примерно в 5-10 раз больше солнечной. По мере того, как более крупные звезды приближаются к концу своей жизни, они сплавляют все более и более тяжелые элементы, такие как кремний или магний, внутри своих горящих ядер. Но однажды это 9Процесс синтеза 0056 начинает формировать железо, звезда оказывается на пути к насильственному самоуничтожению.
Для плавления железа требуется больше энергии, чем выделяется, и звезда больше не может противостоять огромным гравитационным силам, создаваемым ее огромной массой. Он вырывается наружу перед тем, как схлопнуться сам в себя, упаковывая сначала свое ядро, а затем всю материю рядом с ним в точку бесконечно малых размеров и бесконечной плотности — сингулярность . За границей, называемой горизонтом событий, ничто — даже свет — не может выйти за пределы новой черной дыры.
0056 гравитационное притяжение .
Питающиеся черные дыры видны как темное сердце, окруженное кольцом нечеткого искривленного света. Этот ореол возникает из материи, которая медленно отделяется и измельчается от ближайших звезд, планет и туманностей.
Но не все черные дыры питаются, и обнаружение этих дремлющих монстров среди примерно 100 миллионов черных дыр звездной массы, которые, по оценкам, скрываются в Млечном Пути, требует сложной стратегии.
Чтобы сфокусироваться на ближайшей черной дыре, исследователи обратились к космическому аппарату Gaia Европейского космического агентства, который нанес на карту положения и движения примерно 2 миллиардов звезд Млечного Пути. Изучая данные Гайи, астрономы обнаружили одну звезду, у которой, казалось, было отчетливое колебание — небольшая хромота на обычно гладкой траектории ее траектории. Исследователи подозревали, что таинственное колебание возникло из-за невидимых притяжений черной дыры.
ПОХОЖИЕ ИСТОРИИ
Чтобы подтвердить это, ученые обратились к наземным телескопам, таким как Magellan Clay и MPG/ESO в Чили и Gemini North и Keck 1 на Гавайях.
Детальные наблюдения показали, что гигантский невидимый объект действительно дергал звезду.
«Наши последующие наблюдения Джемини подтвердили вне всяких разумных сомнений, что двойная система содержит нормальную звезду и по крайней мере одну спящую черную дыру», — сказал Эль-Бадри.
Система интересна еще и тем, что черная дыра могла образоваться из звезды, которая в 20 раз массивнее нашего Солнца. Обычно такие бегемоты в конце своей жизни раздуваются наружу, поглощая все на своем пути, прежде чем рухнуть внутрь, образуя черную дыру.
Этот процесс должен был поглотить звезду-компаньона черной дыры или, по крайней мере, вытянуть ее на гораздо более узкую орбиту, по мнению исследователей, и все же она все еще таинственным образом не повреждена и вращается на приличном расстоянии. Выяснить, как это произошло, — следующая задача астрономов.
Бен Тернер — штатный писатель Live Science из Великобритании. Он занимается физикой и астрономией, а также другими темами, такими как технологии и изменение климата.