Рекордно массивная черная дыра звездной массы оказалась родом из разрушенного звездного скопления

Астрономы определили, что рекордно массивная черная дыра звездной массы родом из звездного потока ED-2, который может быть остатками старого и маломассивного звездного скопления. Таким образом, это первая черная дыра, однозначно связанная с разрушенным звездным скоплением. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Широкая двойная система Gaia BH3 была обнаружена недавно и состоит из неактивной самой массивной черной дыры звездной массы (массой почти 33 массы Солнца) и малометалличной звезды из гало Млечного Пути. Природа этой системы очень интересует астрономов, так как модели сталкиваются с затруднениями. Возможны два варианта, первый заключается в гибели достаточной массивной звезды, чтобы, несмотря на потерю массы за счет звездного ветра, она смогла сформировать такую черную дыру, что возможно в малометалличных карликовых галактиках. Второй вариант — динамические взаимодействия в плотных звездных скоплениях, которые могут привести к росту черной дыры за счет слияний.

Ранее ученые наметили два потенциальных источника Gaia BH3, первым стал звездный поток, связанный с крупным эпизодом аккреции гало Млечного Пути остатков карликовой галактики «Секвойя» в прошлом. Вторым источником может быть плотный блинообразный звездный поток ED-2, содержащий старые и малометалличные звезды, преимущественно одиночные, и пересекающий окрестности Солнца. Предполагается, что он может быть остатками разрушенного шарового скопления или ультратусклой карликовой галактики.

Группа астрономов под руководством Эдуардо Бальбино (Eduardo Balbinot) из Гронингенского университета в Нидерландах сообщила, что нашла доказательства в пользу связи Gaia BH3 с потоком ED-2. Они построили диаграмму «Цвет — звездная величина» для всех членов ED-2 и звезды-компаньона черной дыры в Gaia BH3, а также сравнили их химические составы по данным спектроскопии, полученным инструментами UVES и X-Shooter, установленных на комплексе телескопов VLT.

Оказалось, что орбита системы Gaia BH3 и ее металличность полностью соответствуют тому, что она является частью потока ED-2. Предполагается, что поток возник в результате разрушения звездного скопления с массой от 2 × 10³ до 4,2 × 10⁴ масс Солнца, при этом его возраст сопоставим с возрастом шарового скопления M92 — более 11 миллиардов лет.

Что касается черной дыры в Gaia BH3, то ученые больше склоняются к идее, что она возникла в результате коллапса массивной звезды с очень низким содержанием металлов, которая возникла более 13 миллиардов лет назад, однако сценарий динамических взаимодействий в скоплении полностью не исключается.

Ранее мы рассказывали о том, как были найдены два новых звездных потока в Млечном Пути, которые могут быть фрагментами протогалактики.