Hubble и Gaia поймали редкую черную дыру

Астрономы сумели найти наилучшие доказательства существования редкого класса черных дыр. В этом им помогли космические телескопы Hubble и Gaia.

Неуловимые черные дыры средней массы

Практически все известные нам черные дыры делятся на два основных класса. На одном конце шкалы находятся сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах большинства галактик. Их масса в миллионы, а в некоторых случаях и в миллиарды раз превышает солнечную. На другом конце шкалы находятся черные дыры звездной массы, которые формируются при гравитационном коллапсе звезд-гигантов. Их масса может превышать массу нашего Солнца в несколько десятков раз.

Сверхмассивная черная дыра в представлении художника. Источник: NASA

Несложно заметить, что в этой классификации отсутствует промежуточный класс — черные дыры средней массы, чья масса лежит в диапазоне от 100 до 100 тысяч солнечных. Астрономы давно пытаются найти следы существования таких объектов. За годы поисков им удалось обнаружить несколько довольно перспективных кандидатов в черные дыры средней массы. Однако все они находятся на окраинах других галактик, что затрудняет их изучение. К счастью, теперь у исследователей появилась намного более близкая цель.

Загадочная область в центре шарового скопления

В ходе анализа данных, собранных обсерваторией Gaia, исследователи обратили внимание на шаровое скопление М4. В его центре находится темная область. В целом, это довольно распространенная ситуация, когда в ядре шаровых скоплений имеются регионы, состоящие лишь из останков погибших звезд. Однако астрономов смутило распределение массы. Несмотря на довольно большие размеры темной области, данные Gaia показали, что вся ее масса сосредоточена в очень небольшом участке.

Шаровое скопление M4. Источник: ESA/Hubble & NASA

Поэтому, астрономы задействовали архив телескопа Hubble, охватывающий 12 лет наблюдений за М4. Они проанализировали орбиты 6 тысяч звезд шарового скопления и определили, что они обращаются вокруг очень компактного региона, чья масса в 800 раз превышает массу Солнца.

По словам исследователей, наиболее вероятное объяснение находки — присутствие в центре M4 черной дыры средней массы. Альтернативная версия заключается в том, что речь идет о группе из 40 черных дыр звездной массы, которые расположены в области диаметром всего в одну десятую светового года. Но это порождает закономерные вопросы о том, как они умудряются оставаться в составе единого скопления, не сливаясь в единый объект и/или не выбрасывая друг друга в окружающее пространство.

Таким образом по словам астрономов, им удалось добыть наилучшие на сегодняшний день доказательства существования черных дыр средней массы. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

По материалам https://esahubble.org

Источник: universemagazine.com