Черните дупки са едни от най-страховитите и загадъчни обекти в познатата ни Вселена. Тези гравитационни чудовища се образуват, когато масивни звезди претърпяват гравитационен колапс в края на живота си и изхвърлят външните си слоеве в масивна експлозия (свръхнова).

Междувременно звездният остатък става толкова плътен, че кривината на пространство-времето става безкрайна в близост до него, а гравитацията му е толкова силна, че нищо (дори светлината) не може да се измъкне от повърхността му. Това ги прави невъзможни за наблюдение с помощта на конвенционални оптични телескопи, които изучават обекти във видима светлина.

В резултат на това астрономите обикновено търсят черни дупки в невидими дължини на вълните или като наблюдават ефекта им върху обекти в близост до тях.

След справка с Gaia Data Release 3 (DR3), екип от астрономи, ръководен от Университета на Алабама в Хънтсвил (UAH), наскоро забелязват черна дупка в нашия космически "заден двор", както те я описват в изследването си. Тази чудовищна черна дупка е приблизително 12 пъти по-масивна от нашето Слънце и се намира само на около 1550 светлинни години от Земята.

Поради масата си и относителната си близост тази черна дупка предоставя възможности за астрофизиците за изследване.

Проучването е ръководено от д-р Суканя Чакрабарти (Sukanya Chakrabarti) от катедрата по физика на UAH. Към нея се присъединяват астрономи от обсерваториите на Научния институт "Карнеги", Технологичния институт в Рочестър, Центъра SETI на Института "Карл Сейгън", Калифорнийския университет в Санта Круз, Калифорнийския университет в Бъркли, Университета в Нотр Дам, Уисконсин-Милуоки, Хавай и Йейл.

Статията, която описва техните открития, наскоро е публикувана онлайн и е в процес на рецензиране от Astrophysical Journal.

Черните дупки представляват особен интерес за астрономите, тъй като предлагат възможности за изучаване на законите на физиката при най-екстремни условия. В някои случаи, като например свръхмасивните черни дупки (SMBH - supermassive black holes), които се намират в центъра на най-масивните галактики, играят и жизненоважна роля във формирането и еволюцията на галактиките. 

_{Илюстрация на художник за Гигантския магеланов телескоп, използващ неговите лазерни далекомери. Кредит: Giant Magellan Telescope – GMTO Corporation}

Все още обаче има нерешени въпроси относно ролята на невзаимодействащите черни дупки в еволюцията на галактиките. Тези двойни системи се състоят от черна дупка и звезда, като черната дупка не черпи материал от звездния спътник. 

"Все още не е ясно как тези невзаимодействащи черни дупки влияят на галактическата динамика в Млечния път. Ако те са многобройни, може би ще повлияят на формирането на нашата галактика и на нейната вътрешна динамика. Търсихме обекти, за които е съобщено, че имат големи маси на спътници, но чиято яркост може да се припише на една видима звезда. По този начин имаме основателна причина да смятаме, че спътникът е черна дупка", заявява д-р Чакрабари в прессъобщение на UAH.

За да открият черната дупка, д-р Чакрабарти и нейният екип анализират данните от Gaia DR3, които включват информация за близо 200 000 двойни звезди, наблюдавани от обсерваторията Gaia на Европейската космическа агенция (ESA). Екипът проследяваше източниците на интерес, като се консултираше със спектрографски измервания от други телескопи, като Автоматичния търсач на планети на обсерваторията Лик, Телескопа на гиганта Магелан (GMT) и обсерваторията У. М. Кек в Хавай.

Тези измервания показват звезда от главната последователност, подложена на мощна гравитационна сила. As Dr. Chakrabari обяснява:

"Привличането от черната дупка на видимата звезда, подобна на Слънцето, може да се определи от тези спектроскопски измервания, които ни дават линейна скорост, благодрение на доплеровото изместване. Анализирайки линейните скорости на видимата звезда - а тази видима звезда е подобна на нашето Слънце - можем да заключим колко масивен е спътникът черна дупка, както и периода на въртене и колко ексцентрична е орбитата. Тези спектроскопски измервания независимо потвърждават показанията на Gaia, които също показат, че тази двойна система се състои от видима звезда, която обикаля около много масивен обект."

Взаимодействащите черни дупки обикновено се наблюдават по-лесно във видима светлина, тъй като са на по-близки орбити и изтеглят материал от своите звездни спътници. Този материал образува акреционен диск с форма на тор около черната дупка, който се ускорява до релативистични скорости (близки до скоростта на светлината), става високоенергиен и излъчва рентгеново лъчение.

_{Астрометрична орбита, определена по Gaia DR3. Черната линия показва орбитата с най-висока вероятност, а тънките цветни линии представляват орбити, избрани произволно от апостериорното разпределение. Пунктираната черна линия показва преминаването през периастрона, най-близка точка по орбитата до звездата. Кредит: Sukanya Chakrabarti et al https://arxiv.org/pdf/2210.05003.pdf} 

Тъй като невзаимодействащите черни дупки имат по-широки орбити и не образуват такива дискове, тяхното присъствие трябва да се изведе от анализа на движенията на видимата звезда. 

"По-голямата част от черните дупки в двойните системи са в рентгенови двойни системи - с други думи, те са ярки в рентгеновите лъчи поради някакво взаимодействие с черната дупка, често поради това, че черната дупка поглъща другата звезда. Тъй като веществото от другата звезда пада в този дълбок гравитационен потенциален кладенец, можем да видим рентгенови лъчи. В този случай наблюдаваме чудовищна черна дупка, но тя е на дългопериодична орбита от 185 дни, или около половин година. Тя е доста далеч от видимата звезда и не напредва към нея", коментира д-р Чакрабарти.

Техниките, използвани от д-р Чакрабарти и нейните колеги, биха могли да доведат до откриването на много повече невзаимодействащи системи.

Според сегашните оценки в нашата галактика може да има един милион видими звезди, които имат масивни спътници черни дупки. Макар че това представлява малка част от звездната й популация (~100 милиарда звезди), прецизните измервания на обсерваторията Gaia стесняват това търсене. До момента Gaia е получила данни за позициите и правилните движения на над 1 милиард астрономически обекта - включително звезди, галактики,

По-нататъшните изследвания на тази популация ще позволят на астрономите да научат повече за тази популация от двойни системи и за пътя на формиране на черните дупки.

Д-р Чакрабарти обобщава:

"Понастоящем има няколко различни пътя, които са предложени от теоретиците, но невзаимодействащите черни дупки около светещи звезди са много нов тип популация. Така че вероятно ще ни отнеме известно време, за да разберем тяхната демография и как се формират, и как тези канали се различават - или дали са подобни - на по-известната популация от взаимодействащи, сливащи се черни дупки."

Справка:  A non-interacting Galactic black hole candidate in a binary system with a main-sequence star
Sukanya Chakrabarti, Joshua D. Simon, Peter A. Craig, Henrique Reggiani, Puragra Guhathakurta, Paul A. Dalba, Evan N. Kirby, Philip Chang, Daniel R. Hey, Alessandro Savino and Marla Geha, arXiv:2210.05003v1 [astro-ph.GA] 10 Oct 2022

Източник: A Monster Black Hole has Been Found Right in our Backyard (Astronomically Speaking), Universe Today

Още по темата

09/10/2022

Физика

Карл Шварцшилд - войникът, разкрил, че в уравненията на Айнщайн се крие черна дупка

05/09/2022

Космос

Физици оспорват откритието на "фотонен пръстен" около първата заснета черна дупка

19/07/2022

Космос

„Полицията на черните дупки“ откри спяща черна дупка извън нашата галактика Млечен път

08/07/2022

Космос

Най-бързата звезда обикаля черна дупка с 30 млн км/ч с период само 4 години (видео)