Телескоп Gaia отыскал рекордно массивную черную дыру звездной массы в Млечном Пути

Космический телескоп Gaia помог астрономам обнаружить рекордно массивную черную дыру звездной массы в Млечном Пути. Это вторая по близости к Солнцу известная черная дыра, она находится в двойной системе со звездой-гигантом и неактивна. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.

Черные дыры звездных масс обладают массой от нескольких до нескольких десятков масс Солнца и рождаются в финале жизни массивных звезд за счет гравитационного коллапса их ядер. До недавнего времени популяция известных черных дыр звездных масс состояла, в основном, из объектов в тесных рентгеновских двойных системах, с массами менее десяти масс Солнца — рекорд принадлежал Лебедю Х-1.

Однако после 2015 года благодаря гравитационно-волновым обсерваториям была обнаружена популяция черных дыр звездных масс в двойных системах, с массами более тридцати масс Солнца, вплоть до 85 масс Солнца. Модели, описывающие эволюцию звезд, сталкиваются с проблемами при описании таких объектов, так как звезды с начальной массой более тридцати масс Солнца должны активно терять вещество, порождая черные дыры массой ниже двадцати масс Солнца. Такое расхождение может быть связано с погрешностью наблюдений — из-за того, что далеко не все черные дыры в двойных системах взаимодействуют со звездой-компаньоном, их трудно искать.

Группа астрономов во главе с Паскале Пануццо (Pasquale Panuzzo) из Национального центра научных исследований сообщила об обнаружении рекордно тяжелой черной дыры звездной массы в Млечном Пути. Первоначально ученые обнаружили интересную звезду Gaia DR3 4318465066420528000 (или Gaia BH3) в астрометрических данных каталога космического телескопа Gaia, затем за ней наблюдал эшелле-спектрограф UVES наземного телескопа VLT. Анализ собранных данных позволил выявить в системе невидимый источник гравитационного влияния на орбитальное движение звезды, также удалось оценить его массу.

Gaia BH3 находится в двух тысячах световых лет в созвездии Орла, основная звезда представляет собой старое и бедное металлами светило спектрального класса G, восходящее на ветвь гигантов, с массой 0,76 массы Солнца, радиусом 4,9 радиуса Солнца и эффективной температурой 5212 кельвин. Звезда и черная дыра совершают один оборот по орбите за 11,6 года, при этом орбита характеризуется вытянутостью (e = 0,72) и наклонением 110 градусов. Система находится в гало Млечного Пути и может принадлежать к крупной субструктуре «Секвойя» или звездному потоку ED-2, который может быть остатками шарового скопления, разрушенного Млечным Путем.

Масса черной дыры в системе оценивается в 32,7 массы Солнца, хотя ученые не исключают совсем более экзотичную идею о внутренней системе из двух черных дыр. Предполагается, что она могла возникнуть при гибели массивной звезды с низким содержанием металлов, а затем у нее появился маломассивный компаньон посредством динамического обмена в плотной среде, что может подтверждаться связью со звездным потоком ED-2. Версия формирования черной дыры в изолированной двойной системе рассматривается маловероятной.

Ранее мы рассказывали о двух других открытиях в мире черных дыр, сделанных Gaia — двух спящих черных дырах в двойных системах.