Чорні діри можуть ховатися набагато ближче до Землі, ніж ми уявляли

Чумацький Шлях має кишіти маленькими чорними дірами. Вважається, що десь там, у куточках галактики, причаїлися чорні діри масою від 10 мільйонів до 1 мільярда зірок, які просто бовтаються, темні й загадкові.

Оскільки ми зазвичай не бачимо їх, якщо тільки вони не активні, ми не можемо провести їхній перепис. Ми також не знаємо, де саме у Чумацькому Шляху вони знаходяться. Ми знаємо лише про 20 чорних дір зоряної маси в нашій галактиці, а найближчий до Землі кандидат знаходиться на відстані близько 1 565 світлових років від нас.

Але нове дослідження припускає, що вони можуть бути набагато ближче, ніж ми думали – фактично на нашому космічному порозі.

Проаналізувавши і змоделювавши скупчення Гіади, групу зірок, розташованих на відстані 150 світлових років, команда астрономів виявила, що в ньому можуть ховатися дві або три чорні діри зоряної маси.

“Наші симуляції можуть одночасно відповідати масі і розміру Гіади, тільки якщо в центрі скупчення сьогодні (або до недавнього часу) присутні кілька чорних дір”, – говорить астрофізик Стефано Торніаменті з Падуанського університету в Італії.

Гіади, видимі неозброєним оком у нічному небі в сузір’ї Тельця, є так званим відкритим скупченням – групою зірок, які мають однакові характеристики і рухаються разом у просторі у вигляді гравітаційно зв’язаного згустку.

Кожне відкрите скупчення – це, по суті, сім’я зірок-братів і сестер, які народилися з однієї величезної молекулярної хмари, тусувалися разом, а потім розійшлися різними шляхами.

Вважається, що вік Гіади становить близько 625 мільйонів років, і вона містить сотні зірок, причому ті, що знаходяться на найбільшій відстані від центру, очевидно, починають відриватися, а ті, що в центрі, групуються найщільніше.

Очікується, що в цьому щільно упакованому середовищі зорі штовхають одна одну з більшою швидкістю, ніж у менш населених зоряних середовищах, що призводить до більшої частоти зіткнень і злиття.

Тут, у серцях зоряних скупчень, астрономи передбачають, що можна знайти чорні діри – кінцеві продукти цих взаємодій. Ми бачили натяки на них в інших типах скупчень, але оскільки чорні діри не випромінюють світла, поки вони активно не поглинають зоряну плоть, знайти їх дуже складно.

Гіади. (Хосе Мтанус)

Торніаменті та його колеги провели пошук Гіади у більш непрямий спосіб. Вони змоделювали масу і зоряні рухи скупчення, використовуючи дані з Gaia, супутника, який картографує тривимірні положення і швидкості зірок у Чумацькому Шляху.

Потім вони провели симуляції, щоб спробувати відтворити ці спостереження. Вони виявили, що їхні симуляції були найбільш близькими до спостережуваного скупчення, коли вони включали дві або три чорні діри зоряної маси в суміші.

Ці чорні діри або все ще присутні в скупченні, або були викинуті менш ніж 150 мільйонів років тому, а це означає, що вони повинні були б зараз обертатися навколо його околиць. Цей нещодавній викид означав би, що сліди гравітаційного впливу чорних дір все ще залишаються в ядрі скупчення.

Щодо самих чорних дір, то дослідники не змогли визначити їхнє точне місцезнаходження. Але, за їхніми словами, ця знахідка переконливо свідчить про те, що Гіади містить найближчі до Сонячної системи чорні діри-кандидати, більш ніж у 10 разів ближчі, ніж попередній кандидат.

Зрозуміло, що нам не загрожує ніяка небезпека з їхнього боку; дослідники виявили, що найшвидша швидкість, з якою може рухатися будь-яка з цих чорних дір, становить 3 кілометри на секунду; навіть якби вони рухалися в нашому напрямку, їм знадобилося б дуже, дуже багато часу, щоб дістатися сюди.

І в будь-якому випадку, чорні діри мають не більшу гравітаційну силу, ніж будь-яка зірка з еквівалентною масою. Отже, ми в не більшій небезпеці від чорних дір-ізгоїв зоряної маси, ніж від зірок-ізгоїв тієї ж маси. Звичайно, ми не побачимо, як вони наближаються, але що ми будемо робити в обох випадках?

Зображення художником чорної діри в зоряному скупченні. (NASA/ESA та G. Bacon/STScI)

Навпаки, це відкриття допомагає нам краще зрозуміти невидиму популяцію чорних дір зоряної маси у Чумацькому Шляху.

“Це спостереження допомагає нам зрозуміти, як наявність чорних дір впливає на еволюцію зоряних скупчень і як зоряні скупчення, в свою чергу, сприяють виникненню джерел гравітаційних хвиль”, – говорить астрофізик Марк Гілес з Університету Барселони.

“Ці результати також дають нам уявлення про те, як ці загадкові об’єкти розподілені в галактиці”.