Астрономия

Ученые из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук (NAOC) открыли объект, который заполняет так называемый массовый разрыв между известными черными дырами звездной массы. Находка скрывается в двойной системе G3425, расположенной на расстоянии приблизительно 7800 световых лет от Земли.

Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, могут изменить наше понимание формирования черных дыр и эволюции звездных систем. Обнаружить объект малой массы в двойной системе G3425 удалось с помощью методов лучевых скоростей и астрометрии.

За последние 60 лет с помощью наблюдений в рентгеновском диапазоне ученые открыли примерно два десятка черных дыр звездной массы. Напомним, что массовое распределение этих объектов в основном находится в диапазоне от пяти до 25 масс Солнца.

При этом существует заметный дефицит черных дыр, масса которых варьируется от трех до пяти солнечных масс, — этот феномен получил название «массовый разрыв». О его причинах в научном сообществе до сих пор идут активные споры.

Некоторые астрономы полагают, что образованию черных дыр в таком диапазоне масс препятствуют особые механизмы во время вспышек сверхновых. Другие заявляют, что системы с малыми черными дырами обнаружить сложнее, поскольку они могут быть разрушены импульсами при взрыве сверхновых.

Используя спектроскопические данные телескопа LAMOST и астрометрические данные миссии Gaia, исследовательская группа провела поиск двойных систем с компактными компонентами и в результате обнаружила темный объект в системе G3425, который не излучает видимого света.

Единственный видимый объект в системе — звезда спектрального класса A массой около 2,7 массы нашего Солнца. А вот масса ее темного компаньона составляет приблизительно 3,6 солнечной массы. Отсутствие видимого света от второго объекта подтверждает, что он представляет собой черную дыру, попадающую в «массовый разрыв».

Отметим, что стандартные модели не могут легко объяснить формирование двойной системы G3425 с коротким орбитальным периодом (примерно 2,7 дня) без признаков взаимодействия между компонентами. Обнаруженный объект ставит под сомнение существующие теории о том, как образуются и эволюционируют двойные системы и черные дыры после вспышек сверхновых.

Дело в том, что при малом расстоянии между звездой и черной дырой астрономы справедливо ожидают перетока вещества от звезды к дыре. Но в этом случае вокруг черной дыры должен образоваться аккреционный диск из притянутой материи, который из-за разогрева излучает в разных диапазонах. В изученной системе, однако, эти процессы не наблюдаются.

«Наше исследование открывает новые возможности для поиска и изучения черных дыр малой массы в двойных системах, помогая лучше понять процессы звездной эволюции и механизм формирования черных дыр», — написали авторы новой научной работы.

Таким образом, обнаружение черной дыры в «массовом разрыве» восполняет пробел в понимании распределения масс подобных объектов и в будущем может привести к пересмотру существующих моделей.