Астрономы нашли надежного кандидата в неактивные черные дыры звездных масс в двойной системе

Астрономы впервые нашли достоверного кандидата в неактивную черную дыру звездных масс, который находится в массивной двойной системе. Свойства VFTS 243 вписывается в сценарий прямого коллапса звезды в черную дыру без мощного взрыва, а в далеком будущем система превратится в двойную черную дыру. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Черные дыры звездных масс представляют собой компактные объекты, с массами от нескольких до нескольких десятков масс Солнца, и образуются за счет гравитационного коллапса звезд с массой более 15 масс Солнца. Предполагается, что в Млечном Пути таких объектов может быть до 100 миллионов штук, а в Местной группе — более миллиарда. В основном, черные дыры звездных масс обнаруживают в рентгеновском диапазоне в двойных системах, где они аккрециируют вещество звезды-компаньона, однако черная дыра в такой системе может быть и неактивной. В этом случае исследования таких объектов позволяют понять, всегда ли коллапс в черную дыру сопровождается мощным взрывом сверхновой. Кроме того, особый интерес представляют системы, содержащие черную дыру и массивную звезду O- и B-типа, так как в этом случае ожидается образование пары черных дыр, которые в дальнейшем сольются, породив всплеск гравитационных волн.

Группа астрономов во главе с Томером Шенаром (Tomer Shenar) из Католического университета в Бельгии сообщила об обнаружении кандидата в неактивную черную дыру звездной массы, который находится в массивной двойной системе VFTS 243, расположенной в туманности Тарантул в галактике-спутнике Млечного Пути Большом Магеллановом Облаке. Открытие было сделано в ходе анализа данных шестилетних наблюдений за системой при помощи спектрографа FLAMES, установленного на комплексе телескопов VLT.

VFTS 243 состоит из звезды O-типа, с массой 25 масс Солнца, и невидимого компаньона, с массой не менее девяти масс Солнца, который интерпретируется как черная дыра звездной массы. Таким образом, система становится первой однозначно определенной внегалактической двойной, содержащей неактивную в рентгеновском диапазоне черную дыру. Почти круговая орбита тел в двойной системе (эксцентриситет менее 0,029), предполагает, что во время коллапса, связанного с образованием черной дыры, в VFTS 243, было выброшено не более 0,5 массы Солнца в виде вещества звезды. Это вписывается в сценарий прямого коллапса звезды в черную дыру. Ожидается, что через пять миллионов лет система превратится в двойную черную дыру, компоненты которой сольются в течение десятков или сотен миллиардов лет. 

Особенностью этого открытия является тот факт, что за последние два года были опровергнуты более чем десять кандидатов в спокойные черные дыры в двойных системах, такие как LB-1. Однако в случае VFTS 243 ученые уверены, что это не ложная тревога, так как проанализировали возможные параметры системы, которые могут привести к ошибочному определению природы компактного объекта.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы усомнились в природе кандидата в «блуждающую» черную дыру звездной массы.

Александр Войтюк