Чорні діри, названі Gaia BH1 і Gaia BH2, були виявлені космічним апаратом Gaia Європейського космічного агентства (ESA).
Gaia BH1 знаходиться всього в 1560 світлових роках від Землі в напрямку сузір’я Змієносця, тоді як Gaia BH2 перебуває на відстані 3800 світлових років в сузір’ї Центавра. Однак не лише близькість до нашої планети робить ці знахідки винятковими.
«Що відрізняє цю нову групу чорних дір від тих, про які ми вже знали, так це їхня велика віддаленість від зірок-компаньйонів», — сказав Карім Ель-Бадрі, керівник дослідницької групи з Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру в Массачусетсі та Інституту астрономії Макса Планка в Німеччині.
«Звичайні» пари чорних дір і зірок-компаньйонів називають рентгенівськими подвійними системами, і вони зазвичай досить яскраві на рентгенівських хвилях та радіовипромінюванні. Такі системи значно легше знайти, ніж звичайні чорні діри. Вони не поглинають матерії, а отже не випромінюють потужних спалахів енергії.
Gaia BH1 і Gaia BH2 повністю темні й були виявлені завдяки гравітаційному впливу на своїх зірок-компаньйонів.
«Ці чорні діри, ймовірно, мають зовсім іншу історію формування, ніж рентгенівські подвійні системи. Ми підозрювали, що чорні діри можуть існувати в ширших системах, але не були впевнені, як вони утворилися. Це відкриття означає, що ми повинні адаптувати наші теорії про еволюцію подвійних зоряних систем», — пояснив Ель-Бадрі.
Космічний телескоп Gaia ідеально підходить для виявлення таких «невидимих» чорних дір. Він може точно виміряти положення та рух мільярдів зірок на небі, і за словами дослідників, чітко вказує на гравітаційний вплив на них зі сторони інших зірок, планет чи чорних дір.
«Точність даних Gaia була важливою для цього відкриття. Чорні діри вдалось виявити через ледь помітне коливання зірок-компаньйонів під час обертання навколо них. Жоден інший інструмент не здатний на такі вимірювання», — сказав науковий співробітник проєкту ESA Gaia Тімо Прусті.
Спостереження Gaia підтвердили інші обсерваторії — наприклад рентгенівський телескоп NASA Chandra та південноафриканський радіотелескоп MeerKAT на Землі не виявили видимого світла, що надходить від цієї чорної діри.
«Від зірки-компаньйона у вигляді зоряного вітру відходить багато частинок. Але оскільки ми не бачили жодного радіосвітла, це говорить нам про те, що чорна діра не надто «голодна» і небагато частинок перетинають її горизонт подій. Ми не знаємо, чому це так, але дуже хочемо з’ясувати», — каже член дослідницької групи Іветт Сендес з Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру.
Команда спробує відшукати більш віддалені рентгенівські подвійні системи в наступних даних Gaia, які опублікують у 2025 році. Інформація буде побудована на 66-місячних спостереженнях космічного телескопа.
«Схоже, ці чорні діри на широких орбітах насправді дуже поширені в космосі — частіше, ніж ті подвійні системи, де чорна діра та зірка розташовані ближче. Але проблема полягає в тому, щоб їх виявити. Є й хороша новина – Gaia все ще збирає дані, і їх наступний випуск міститиме набагато більше цих зірок із таємничими супутниками у вигляді чорної діри», – підсумовує Сендес.
Дослідження було опубліковане наприкінці минулого місяця в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.