Китайские ученые ищут редкие черные дыры по «катапультируемым» звездам
Команда китайских астрофизиков придумала эффективный метод поиска черных дыр промежуточной массы — до сих пор остающихся почти неуловимыми. Для этого достаточно с высокой точностью отследить траектории некоторых высокоскоростных звезд, разгон которых не мог быть вызван ничем иным, кроме гравитации невидимых монстров. При этом ученые не ограничились простым высказыванием идеи: одна из таких звезд уже привела их в центр далекого звездного скопления, где может скрываться черная дыра.
Ученым хорошо известны черные дыры звездной массы — образующиеся в результате взрывов сверхновых и затем очень медленно растущие — и сверхмассивные гиганты, обитающие в центрах галактик. Но промежуток между ними до сих пор почти ничем не заполнен. До сих пор обнаружено лишь несколько кандидатов в черные дыры массой несколько сотен или тысяч Солнц — и в отношении каждого из них есть сомнения. Это «недостающее звено» является настоящим вызовом для космологии. Но китайские ученые, похоже, знают, как его обнаружить.
Команда во главе с Яном Хуаном, доцентом Университета Китайской академии наук, предложила использовать для выслеживания таких невидимых гигантов механизм Хиллса — он же «эффект гравитационной рогатки». Вкратце суть его состоит в следующем: когда к черной дыре приближается двойная система, одна из звезд в ней будет с высокой вероятностью поглощена. Но другая в этот момент приобретет громадное ускорение, которое выбросит ее в отдаленные области космоса. Так что, если найти такую звезду и проследить ее путь в обратном направлении — можно наткнуться на виновника космической трагедии.
Вскоре коллектив профессора Хуана нашел подходящую звезду. Ей оказалась J0731+3717, которая движется сквозь Млечный Путь со скоростью почти 550 км/с. Астрофизики провели серию сложнейших расчетов, использовав результаты наблюдений телескопов «Гея» (увы, недавно окончательно выведенного из эксплуатации), LAMOST и SDSS. Вывод (с уровнем достоверности 5,4 сигмы) звучит следующим образом: данная звезда резко ускорилась примерно 20 миллионов лет назад. А место, где это произошло — звездное скопление М15.
Дополнительно это подтверждается тем, что J0731+3717 поразительно похожа на звезды внутри M15 — и по возрасту, и по химическому составу. А то, что вытолкнуло ее оттуда, должно было иметь массу не менее нескольких тысяч солнечных. Исключено, чтобы это было сверхплотное скопление нейтронных звезд или голубых гигантов.
А значит, промежуточная черная дыра фактически найдена. Китайские астрофизики даже смогли уточнить ее массу: от 1 700 до 3 200 масс Солнца. Несмотря на то, что такой решительный результат вызвал скептицизм, серьезных оснований для сомнений нет — тем более, что плотные шаровые скопления (такие как М15) давно считаются наиболее подходящими «резиденциями» для среднемассивных черных дыр. При этом в исследовании фигурировало больше тысячи (!) сверхскоростных звезд, каждая из которых потенциально может привести к такому же открытию. Так что весьма вероятно, что проблема «недостающего звена» вскоре окончательно разрешится.
