eso2210ru — Научный релиз

'Полиция чёрных дыр' открыла спящую чёрную дыру вне нашей Галактики

18 июля 2022 г.

Международная группа экспертов, известная тем, что разоблачила несколько ложных открытий чёрных дыр, нашла чёрную дыру звёздной массы в Большом Магеллановом Облаке, галактике, расположенной по соседству с нашей. "Наша группа впервые собралась, чтобы объявить об открытии чёрной дыры, а не опровергнуть ложное сообщение об открытии", – сказал руководитель исследования Томер Шенар (Tomer Shenar). Больше того, астрономы обнаружили, что звезда, которая породила эту чёрную дыру, исчезла без каких-либо признаков мощного взрыва. Открытие сделано на основе шестилетних наблюдений на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной обсерватории (ESO).

Мы нашли иголку в стоге сена, – говорит Шенар, который начал это исследование, когда был сотрудником Католического университета в Лёвене в Бельгии [1], а теперь является стипендиатом общества  Мари Кюри при Амстердамском университете в Нидерландах. Хотя сейчас известно несколько подобных объектов, которые тоже могут оказаться чёрными дырами, группа заявляет, что впервые уверенно зарегистрировала спящуючёрную дыру звёздной массы вне нашей Галактики.

Чёрные дыры звёздных масс образуются, когда массивные звёзды подходят к концу своего существования и коллапсируют под действием собственной тяжести. В системе двух звёзд, обращающихся друг вокруг друга, в результате такого процесса остаётся чёрная дыра на орбите вокруг яркой звезды-компаньона. Эта чёрная дыра называетсяспящей, если из её окрестности не исходит поток высокоэнергетических рентгеновских лучей, наличие которого обычно и позволяет зарегистрировать чёрную дыру. “Невероятно, но факт – мы почти ничего не знаем о спящих чёрных дырах, хотя по общему мнению астрономов эти объекты должны быть очень широко распространены, – рассказывает соавтор работы Пабло Маршан (Pablo Marchant) из Католического университета в Лёвене. Масса обнаруженной чёрной дыры по крайней мере в девять раз больше массы Солнца, а обращается она вокруг горячей голубой звезды, которая тяжелее Солнца в 25 раз.

Спящие чёрные дыры обнаружить очень трудно, так как они не очень-то активно взаимодействуют с окружающим их веществом. “Мы ищем такие двойные системы с чёрными дырами вот уже более двух лет, – говорит Юлия Боденштайнер (Julia Bodensteiner), другой соавтор исследования, научный сотрудник ESO из Германии. “Когда я услышала о системе VFTS 243, я была в восторге – по моему мнению, на сегодняшний день это самый убедительный кандидат. [2]

Чтобы отыскать VFTS 243, группа исследовала почти тысячу массивных звёзд в области Туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке, пытаясь обнаружить среди них двойные системы с чёрной дырой в качестве одного из компонентов. Такая идентификация очень трудна, так как при этом обычно существует множество альтернативных возможностей.

Как исследователь, который за последние годы опроверг несколько потенциальных идентификаций чёрных дыр, я был в отношении этого открытия настроен крайне скептически, – говорит Шенар. Этот скепсис разделял и его соавтор Карим Эль-Бадри (Kareem El-Badry) из Гарвард-Смитсонианского Центра астрофизики в США, которого Шенар называет разрушителем чёрных дыр”. Когда Томер попросил меня перепроверить его выводы, у меня были большие сомнения. Но я не смог найти удовлетворительного объяснения полученных данных без привлечения версии о чёрной дыре, – признаётся Эль-Бадри.

Открытие, кроме всего прочего, позволяет группе предложить уникальную модель процессов, которыми сопровождается образование чёрных дыр. Астрономы считают, что чёрная дыра звёздной массы образуется, когда ядро умирающей массивной звезды коллапсирует, но при этом пока неясно, сопровождается ли это мощным взрывом сверхновой.

"Звезда, которая образовала чёрную дыру в системе VFTS 243, по-видимому, сколлапсировала целиком, без каких-либо признаков предшествовавшего этому взрыва, – объясняет Шенар. "Доказательства реальности сценария прямого коллапсапоявились недавно, но наше исследование, похоже, даёт одно из наиболее прямых его свидетельств. Это имеет огромное значение для понимания механизма слияний чёрных дыр в космосе."

Чёрная дыра в системе VFTS 243 была найдена в результате шестилетних наблюдений Туманности Тарантул при помощи волоконно-оптического большого многоэлементного спектрографа FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), смонтированного на VLT ESO [3].

Несмотря на своё прозвище полиция чёрных дыр’, группа активно пропагандирует дальнейшие подробные исследования в этом направлении. Астрономы надеются, что их работа, которая сегодня публикуется в журнале Nature Astronomy, инициирует открытия других чёрных дыр звёздных масс, обращающихся вокруг массивных звёзд. Согласно современным представлениям, в Млечном Пути и в Магеллановых Облаках существуют тысячи таких систем.

Я, конечно, предполагаю, что другие специалисты в этой области подвергнут наши результаты тщательной проверке и попытаются построить свои альтернативные модели, – заключает Эль-Бадри. “Я рад участвовать в этом страшно увлекательном проекте.

Примечания

[1] Эта работа была выполнена группой под руководством Уго Сана (Hugues Sana) в Институте астрономии Католического университета Лёвена. 

[2] Другое исследование, выполненное под руководством Лорана Мэи (Laurent Mahy), в котором участвовали многие соавторы настоящей работы и которое принято для публикации в Astronomy & Astrophysics, сообщает о ещё одном вероятном кандидате в чёрные дыры звёздной массы в принадлежащей Млечному Пути системе HD 130298.

[3] Наблюдения, на которых основано исследование, производились на протяжении примерно шести лет: данные были получены в 2008 и 2009 годах в рамках обзора VLT FLAMES Tarantula Survey (под руководством Криса Эванса (Chris Evans) из Британского центра астрономической техники (United Kingdom Astronomy Technology Centre), STFC и Королевской обсерватории в Эдинбурге; сейчас сотрудник Европейского Космического агентства); дополнительные данные получены между 2012 и 2014 гг. по программе мониторинга массивных двойных в Тарантуле (Tarantula Massive Binary Monitoring) под руководством Уго Сана из Католического университета в Лёвене.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “An X-ray quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary of the Large Magellanic Cloud”, которая публикуется в журнале Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-022-01730-y).

Исследование финансировалось Европейским советом по научным исследованиям (ERC) в рамках программы научных исследований и инноваций Евросоюза Horizon 2020 (гранты 772225: MULTIPLES) (PI: Sana).

Состав исследовательской группы: T. Shenar (Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgium [KU Leuven]; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands [API]), H. Sana (KU Leuven), L. Mahy (Royal Observatory of Belgium, Brussels, Belgium), K. El-Badry (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]; Harvard Society of Fellows, Cambridge, USA; Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [MPIA]), P. Marchant (KU Leuven), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Germany, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany [MPIfR]), C. Hawcroft (KU Leuven), M. Fabry (KU Leuven), K. Sen (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Germany,  MPIfR), L. A. Almeida (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brazil; Universidade do Estado do Rio Grande do Norte, Mossoró, Brazil), M. Abdul-Masih (ESO, Santiago, Chile), J. Bodensteiner (ESO, Garching, Germany), P. Crowther (Department of Physics & Astronomy, University of Sheffield, UK), M. Gieles (ICREA, Barcelona, Spain; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Barcelona, Spain), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Poland [Warsaw]), V. Henault-Brunet (Department of Astronomy and Physics, Saint Mary’s University, Halifax, Canada), A. Herrero (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain [IAC]; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spain [IAC-ULL]), A. de Koter (KU Leuven, API), P. Iwanek (Warsaw), S. Kozłowski (Warsaw), D. J. Lennon (IAC, IAC-ULL), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spain), P. Mróz (Warsaw), A. F. J. Moffat (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Canada), A. Picco (KU Leuven), P. Pietrukowicz (Warsaw), R. Poleski (Warsaw), K. Rybicki (Warsaw and Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel), F. R. N. Schneider (Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Heidelberg, Germany [HITS]; Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Heidelberg, Germany), D. M. Skowron (Warsaw), J. Skowron (Warsaw), I. Soszyński (Warsaw), M. K. Szymański (Warsaw), S. Toonen (API), A. Udalski (Warsaw), K. Ulaczyk (Department of Physics, University of Warwick, UK), J. S. Vink (Armagh Observatory & Planetarium, UK), и M. Wrona (Warsaw).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) даёт учёным всего мира возможность раскрывать тайны Вселенной на благо всего человечества. Мы проектируем, строим и эксплуатируем наземные обсерватории мирового уровня – в них астрономы исследуют важнейшие научные проблемы и распространяют в мире интерес к астрономии – а также способствуем международному астрономическому сотрудничеству. Основанная в 1962 году как межгосударственная организация, сегодня ESO объединяет 16 стран-участниц: Австрию, Бельгию, Великобританию, Германию, Данию, Ирландию, Испанию, Италию, Нидерланды, Польшу, Португалию, Финляндию, Францию, Чешскую Республику, Швейцарию и Швецию, а также Чили, предоставившую свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралию, её стратегического партнера. Штаб-квартира ESO, а также Общественный центр и планетарий «ESO Supernova» расположены близ Мюнхена в Германии, а наши телескопы установлены в чилийской пустыне Атакама, великолепном месте с уникальными условиями для наблюдений неба. ESO располагает тремя наблюдательными пунктами: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого телескопа-интерферометра VLTI, и два широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). Кроме того, на Паранале ESO на правах партнера предоставила место для установки Южной Решетки черенковских телескопов (Cherenkov Telescope Array South), крупнейшей в мире и рекордной по чувствительности гамма-обсерватории. В качестве участника международного партнёрства ESO эксплуатирует два инструмента миллиметрового и субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: APEX и ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, мы строим Чрезвычайно Большой Телескоп ELT -- «величайшее око человечества, устремленное в небо» . Офис ESO в Сантьяго, столице Чили, координирует нашу деятельность в этой стране и наше сотрудничество с чилийскими партнёрами и обществом.

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-9112122130
Сотовый: +7-9112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Tomer Shenar
KU Leuven and University of Amsterdam
Leuven and Amsterdam, Belgium and The Netherlands
Email: t.shenar@uva.nl

Julia Bodensteiner
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Телефон: +49-89-3200-6409
Email: julia.bodensteiner@eso.org

Kareem El-Badry
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Cambridge, USA
Email: kareem.el-badry@cfa.harvard.edu

Pablo Marchant
KU Leuven
Leuven, Belgium
Телефон: +32 16 33 05 47
Email: pablo.marchant@kuleuven.be

Hugues Sana
KU Leuven
Leuven, Belgium
Телефон: +32 479 50 46 73
Email: hugues.sana@kuleuven.be

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6670
Сотовый: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso2210.

О релизе

Релиз №:eso2210ru
Название:Large Magellanic Cloud, VFTS 243
Тип:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FLAMES
Science data:2022NatAs...6.1085S

Изображения

Система VFTS 243 в Туманности Тарантул: взгляд художника
Система VFTS 243 в Туманности Тарантул: взгляд художника
Богатая звездами область вокруг Туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке
Богатая звездами область вокруг Туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке
Составное фото области 30 Doradus в инфракрасном свете и радиодиапазоне
Составное фото области 30 Doradus в инфракрасном свете и радиодиапазоне

Видео

'Полиция чёрных дыр' нашла внегалактическую чёрную дыру (ESOcast 255 Light)
'Полиция чёрных дыр' нашла внегалактическую чёрную дыру (ESOcast 255 Light)
Художественная анимация VFTS 243
Художественная анимация VFTS 243
«Полёт» к системе VFTS 243
«Полёт» к системе VFTS 243