Странная чёрная дыра может оказаться ровесницей Вселенной

Астрономы обнаружили очень необычную чёрную дыру, которая может оказаться старше всех звёзд и галактик.

Астрономы обнаружили очень необычную чёрную дыру. Она относится к почти неуловимому "среднему классу" этих космических монстров. Что ещё более удивительно, это небесное тело может оказаться ровесником Вселенной.

Учёным хорошо известны чёрные дыры двух видов. Во-первых, это чёрные дыры звёздной массы (до 65 солнц), образующиеся при взрывах сверхновых. Во-вторых, это сверхмассивные чёрные дыры массой в миллионы и миллиарды солнц, угнездившиеся в центрах крупных галактик.

Теоретически промежуток между ними должны заполнять чёрные дыры средней, или промежуточной, массы. Однако астрономам крайне редко удаётся найти подобные объекты.

Лишь в 2020 году наблюдатели гравитационных волн засекли слияние чёрных дыр с массой несколько большей, чем звёздная. Учёные сообщали также об обнаружении чёрных дыр средней массы по их рентгеновскому излучению. Но всё же "середнячки" остаются экзотическими и малоизученными объектами.

Авторы нового исследования сообщают об обнаружении чёрной дыры массой 55 тысяч солнц новым и очень необычным методом. Неуловимая хищница послужила гравитационной линзой для гамма-всплеска – вспышки космического гамма-излучения.

Условно говоря, в космосе очень далеко вспыхнула спичка. Чёрная дыра-линза собрала свет этой вспышки и сфокусировала его. Благодаря этому учёные обнаружили не только саму вспышку, но и тёмное тело, сыгравшее роль линзы.

Гамма-всплеск GRB 950830 был зафиксирован ещё в 1995 году. Но теперь эксперты заново обработали данные с помощью новейших алгоритмов и обнаружили то, чего не замечали раньше. Одна и та же вспышка была зафиксирована не один, а два раза. Причём это был не повторный всплеск, а воспроизведение предыдущего в мельчайших деталях.

Такое возможно лишь в одном случае: если на пути гамма-лучей оказалась гравитационная линза, сформировавшая два изображения вместо одного. Расчёты показали, что эта линза представляет собой чёрную дыру массой 55 тысяч солнц.

Разные научные группы несколько раз сообщали о подобном явлении, но впервые оно было обнаружено достаточно надёжно. Вероятность того, что сигнал представляет собой "ложную тревогу", составляет менее 1%.

Чёрные дыры промежуточной массы интересны не только тем, что они мало изучены. Среди них могут скрываться первичные чёрные дыры, образовавшиеся в первую секунду после Большого взрыва, то есть задолго до образования атомов, не говоря уже о звёздах и планетах. Астрономы ещё никогда не наблюдали подобных "реликтов", и такое открытие, несомненно, вошло бы в историю науки.

"Эта недавно обнаруженная чёрная дыра может быть древней реликвией – первичной чёрной дырой, появившейся в ранней Вселенной до образования первых звёзд и галактик", – утверждает соавтор исследования Эрик Трейн (Eric Thrane) из Университета Монаша.

Впрочем, чёрная дыра средней массы необязательно является первичной. Она могла образоваться и много позже. Как рождаются и растут подобные объекты – это отдельный вопрос, на который учёным ещё предстоит найти ответ.

Авторы нового исследования решили ещё одну интересную задачу. Они спросили себя: сколько "середнячков" должно скрываться в окрестностях Млечного Пути, чтобы уже в 1995 году астрономы имели шанс наткнуться на линзирование гамма-всплеска? Ведь последние не так давно изучаются наукой.

Расчёты показали, что в окрестностях Галактики должно быть около 46 тысяч чёрных дыр промежуточной массы. А если так, впереди нас могут ждать новые открытия.

Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Astronomy.