Астрономы обнаружили первую чёрную дыру промежуточной массы

Астрономы из Австралии и США изучили центральную часть шарового звёздного скопления 47 Тукана. Они пришли к выводу, что там находится чёрная дыра (ЧД) промежуточных масс. Такие дыры крайне трудно наблюдать, хотя в теории они весьма распространены и оказывают существенное влияние на происходящее в галактике. Соответствующая статья опубликована в Nature.

Учёные попробовали отследить чёрную дыру по гравитационному влиянию, которое она оказывает на орбиты звёзд, близких к центру скопления. Именно в центре в теории должна находиться такая дыра. Это оказалось очень трудной задачей. Звёзд у центра скопления немало, и все они имеют значительное собственное движение. Чтобы выяснить, есть ли там ЧД, астрономы провели моделирование поведения звёзд всего скопления при наличии чёрной дыры и при её отсутствии. Моделирование с чёрной дырой средних масс дало картину, близкую к реально наблюдаемой. Однако близость модели к наблюдениям — это только косвенные доказательства правильности знаний учёных.

Чтобы получить прямые доказательства, исследователи обратились к данным радиотелескопа Паркса, который наблюдал Тукана 47 в радиодиапазоне. Слабые следы, соответствующие поглощению материи чёрной дырой, они нашли, но составить по ним чёткое представление о проблеме не получилось. Исходя из данных радиотелескопа, там должна быть ЧД не массивнее 2060 масс Солнца. В рентгеновском диапазоне следы оказались ещё слабее.

Чтобы прояснить вопрос окончательно, авторы попытались выяснить, есть ли в скоплении пульсары. Пульсарами называют быстро вращающиеся белые карлики или нейтронные звезды. В теории, если чёрная дыра близко, пульсары не должны существовать в больших количествах — в силу её мощной гравитации. Как оказалось, в центре Тукана 47 действительно пульсаров практически нет, а вот на окраинах их довольно много.

Ранее ряд исследователей уже предполагали наличие в центре скопления Тукана чёрной дыры промежуточной массы (от 100 до 10 000 солнечных), однако все попытки найти её проваливались. Обычно, чтобы обнаружить чёрную дыру, ищут следы излучения её аккреционного диска. Он образуется, когда она активно поглощает материю — окружающие её звезды и газ. Однако ЧД промежуточных масс в теории должны образовываться в центре плотных звёздных скоплений, а не в галактическом ядре, как хорошо наблюдаемые сверхмассивные чёрные дыры. Здесь они со временем "зачищают" пространство вокруг себя от газа и практически перестают поглощать что-либо. Без диска найти их весьма сложно, поскольку сами по себе они почти ничего не излучают.