Ученые обнаружили черную дыру на расстоянии всего в тысячу световых лет от Земли

Ученые Европейской южной обсерватории (ESO) обнаружили черную дыру на расстоянии всего в тысячу световых лет от Земли. Автор исследования Томас Ривиниус рассказывает, стоит ли нам беспокоиться за нашу планету из-за такой близости.

Группа астрономов Европейской южной обсерватории и других учреждений совершенно случайно обнаружила существование черной дыры на расстоянии всего 1 000 световых лет от Земли. Во время наблюдений за системой под названием HR 6819 в рамках исследования систем с двумя звездами команда Томаса Ривиниуса (Thomas Rivinius) установила присутствие третьего объекта, черной дыры.

Она расположена всего в 1 000 световых лет от нас и является, таким образом, ближайшей к солнечной системе среди всех известных нам. Благодаря 2,2 метровому телескопу MPG/ESO в чилийской обсерватории ESO ученые смогли отследить движение двух звезд-компаньонов и вычислить существование этого невидимого объекта. По их словам, эта система может быть всего лишь верхушкой айсберга. Иначе говоря, в ближайшем будущем может быть открыто множество подобных дыр.

Первая тройная система с черной дырой, видимая невооруженным глазом

Как подчеркивает соавтор исследования Петр Хадрава (Petr Hadrava) из Чешской академии наук, «мы были очень удивлены, когда обнаружили, что речь идет о первой звездной системе с черной дырой, видимой невооруженным глазом». Эта тройная система действительно находится так близко к Земле, что входящие в нее звезды можно увидеть невооруженным глазом ночью в ясную погоду в южном полушарии. Черная дыра же, по определению, невидима.

Чтобы установить существование черной дыры, ученые воспользовались наблюдениями со спектрографа телескопа MPG/ESO, которые показали, что одна из двух звезд вращается в течение периода в 40 дней вокруг невидимого объекта, тогда как вторая находится на большем расстоянии от внутренней пары. Ученые определили ее присутствие и установили ее массу путем изучения орбиты звезды из внутренней пары. «Невидимый объект с четырехкратной солнечной массой может быть только черной дырой», — уверен Томас Ривиниус. Речь идет об одной из первых открытых к сегодняшнему дню черных дыр солнечной массы, которые не взаимодействуют с окружением агрессивным путем и, как следствие, представляются нам по-настоящему черными.

Открытие подтверждает теорию о том, что в Млечном пути имеется гораздо больше, чем несколько десятков открытых к настоящему времени черных дыр. Ученые полагают, что с момента формирования нашей галактики значительно большее количество звезд превратилось в черные дыры в конце своего существования. Открытие тихой и невидимой черной дыры в HR 6819 делает возможным обнаружение множества других черных дыр в Млечном пути. «Здесь, должно быть, существуют сотни миллионов черных дыр, но нам известны лишь немногие из них. Знание того, что именно нужно искать, должно помочь нам эффективнее находить их», — добавляет Томас Ривиниус.

Предоставим слово Томасу Ривиниусу, научному сотруднику ESO и главному автору исследования в журнале Astronomy & Astrophysics.

«Футура»: Эта находка удивила вас, стала неожиданностью?

Томас Ривиниус: Совершенно верно. Мы искали нечто совершенно другое, ожидали увидеть совершенно нормальную двойную систему. Мы надеялись, что наблюдения позволят понять, в чем причина столь больших отличий между двумя звездами. Одна (внешняя) вращается так быстро, что чуть не разлетается (она теряет вещество главным образом из-за этого быстрого вращения), а вторая вращается очень медленно.

Затем мы поняли, что на самом деле речь шла о трех объектах. Хотел бы уточнить, что изначально этим исследованием занимался наш коллега Стан Штефль (Stan Štefl, трагически погиб в ДТП в 2014 году, из-за чего работа одно время простаивала). Сейчас мы продолжили его, потому что недавно нашли систему, которая, как нам кажется, является похожей тройной системой с черной дырой LB-1. Для подтверждения нашей догадки потребуются новые наблюдения.

— Черная дыра в тройной системе — это же редкость?

— Да. Настоящая диковинка! Большинство моделей эволюции звезд и взрыва сверхновой предполагали, что такая система будет расшатана, а отдельные объекты разойдутся. Но HR 6819 продолжает существовать как тройная система, и, следовательно, это происходит не всегда.
— Следует ли нам беспокоиться насчет обнаружения черной дыры так близко к Земле?

— Беспокоиться за Землю не стоит. Раз речь идет о черной дыре солнечной массы, ее диаметр составляет всего несколько десятков километров. То есть, на данном этапе она не представляет угрозы даже для непосредственного соседа, внутренней звезды В. Они находятся друг от друга на таком же расстоянии, как Солнце и Земля. Как бы то ни было, в ходе эволюции внутренней звезды она начнет расти, и черная дыра поглотит как минимум часть ее массы. Но до этого еще остаются миллионы, быть может, даже десятки миллионов лет.

Другой вопрос в том, представляет ли опасность для Земли изначальный взрыв суперновой, который породил эту черную дыру. Вряд ли, учитывая, что все произошло 15-75 миллионов лет назад. К тому же, звезда находилась в нескольких сотнях парсеков от нас, не сильно ближе, чем сейчас. Это читается безопасной дистанцией при взрыве суперновой.

— Что дает открытие этой черной дыры?

— Самое интересное в том, что в ней, наверное, нет ничего особенного! Она довольно близка к нам, и, если мы не рассматриваем наше непосредственное окружение как исключение, в нем должно быть немало других. Пока что нам известно лишь несколько десятков разбросанных по галактике черных дыр. Обычно это связано с тем, что они накопили большую массу вещества из своего окружения, что ведет к сильному излучению в рентгеновском спектре. Мы считаем, что в Млечном пути должно быть от сотен миллионов до миллиарда черных дыр, которые напоминают ту, что была найдена в этой тройной системе: они спокойны, потому что им неоткуда накапливать массу, и их очень сложно обнаружить.

— Близость этой системы позволит провести более подробные исследования, чем в более отдаленных системах?

— Близость и освещенность этой системы означают, что мы, наверное, сможем разложить ее на отдельные составляющие. Добиться этого можно только при интерферометрии, которая заключается в объединении нескольких телескопов для получения такого же четкого изображения, как если бы у вас был гигантский телескоп размером со все вместе взятые. Как только наши паранальские обсерватории возобновят работу и моя команда сможет воспользоваться VLTI (Very Large Télescope Interferometer), мы попытаемся это сделать. Мне не терпится.

Вторая возможность — это наблюдение за HR 6819 в рентгеновском спектре. Хотя рентгеновское излучение говорит о спокойствии черной дыры, это не означает, что ничего не происходит. Черная дыра, вероятно, накапливает что-то из ближайшего окружения, но раз его плотность мала, ее возможности по поглощению вещества серьезно ограничены. Все другие наши наблюдения связаны с гораздо более активными черными дырами. Остается доказать, что все работает и при очень низком уровне поглощения вещества, как в случае этой черной дыры.