Астрономы нашли солнцеподобную звезду, которая вращается вокруг чёрной дыры

Международная группа исследователей использовала данные обсерватории «Гайя» для наблюдения за солнцеподобной звездой с необычными орбитальными характеристиками. Команда ученых считает, что звезда должна быть частью двойной системы, а ее компаньоном является чёрная дыра. Также, основываясь на полученных в ходе исследования данных, эксперты пришли к выводу, что в нашей галактике существует значительная популяция «спящих» черных дыр. Группа ученых под руководством Карима Эль-Бадри, астрофизика из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (FA), опубликовала результаты своей работы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследование является частью обширной кампании по поиску скрытых чёрных дыр, являющихся компаньонами звёзд в двойных системах Млечного Пути. Для своих целей Эль-Бадри и его коллеги исследовали 168065 звёзд из третьего выпуска Gaia Data Release 3 (GDR3), орбиты которых говорили об их принадлежности к двойным системам. Ученые обнаружили многообещающего кандидата класса G - желтую звезду DR3 4373465352415301632. Эль-Бадри и его коллеги определили, что компаньон этой звезды - чёрная дыра. Проанализировав орбиту звезды, ученые выяснили, что масса ее компаньона составляет около 10 солнечных масс. Проведенная спектроскопия показала, что компаньон звезды действительно «черный».

Модели предсказывают, что Млечный Путь содержит около 100 миллионов черных дыр. Все предыдущие черные дыры, которые наблюдали ученые, испускали излучение в рентгеновском диапазоне из-за аккреции материала звезды-компаньона. Исследователи считают, что значительная часть черных дыр может находиться в двойных системах, где звезда и черная дыра разделены большими расстояниями.

Если данные подтвердятся, это может означать, что в Млечном Пути обитает большое количество «спящих» чёрных дыр. Это относится к черным дырам, которые не проявляют себя яркими дисками, вспышками излучения или джетами. Тем не менее, возможно, что именно эта «спящая» чёрная дыра является аномалией. Эксперты ожидают следующего набора данных от «Гайи», GDR 4, чтобы подтвердить свои выводы.

Исследователи обнаружили источник гамма-лучей в соседней галактике

Международная группа исследователей пришла к выводу, что небольшая карликовая галактика-спутник Млечного пути может быть причиной возникновения области гамма-излучения, видимой в центре нашей галактики. В центре Млечного пути находятся 2 огромных пузыря гамма-излучения, охватывающих 50 000 световых лет в поперечнике. Они были обнаружены с помощью космического гамма-телескопа Fermi около 10 лет назад. Источник этого явления, имеющего форму песочных часов, остается неясным. Эти пузыри Ферми испещрены несколькими загадочными субструктурами с очень ярким гамма-излучением. Одно из самых ярких пятен, называемое коконом Ферми, находится в южном пузыре. Первоначально считалось, что оно связано с прошлыми вспышками сверхмассивной черной дыры галактики. Международная группа исследователей проанализировала данные космических телескопов GAIA и Fermi, которые показали, что кокон Ферми на самом деле образован излучением карликовой галактики Стрелец. Учитывая, что Стрелец находился в состоянии покоя, было выявлено всего несколько причин для его гамма-излучения:1) популяция неизвестных миллисекундных пульсаров; 2) аннигиляция темной материи.

Пульсары - это быстровращающиеся нейтронные звезды, которые являются остатками более массивных звезд. Обладая сильным магнитным полем, они выбрасывают мощные потоки частиц и излучения, в том числе в рентгеновском и гамма-диапазонах.

Ученые в своем исследовании продемонстрировали, что гамма-кокон может быть объяснен миллисекундными пульсарами, и опровергли объяснение темной материей.

Их открытие определяет миллисекундные пульсары как эффективные ускорители высокоэнергичных электронов и позитронов, а также предполагает, что аналогичные физические процессы могут происходить в других карликовых галактиках-спутниках Млечного Пути.

«Это важно, потому что исследователи темной материи долгое время считали, что наблюдение гамма-лучей с карликового спутника является неопровержимым доказательством аннигиляции темной материи. Наше исследование заставляет пересмотреть возможности излучения высокой энергии неподвижными звездными объектами, такими как карликовые сфероидальные галактики, и их роль в качестве основных целей для поиска аннигиляции темной материи», - сообщили ученые.

Пара сверхмассивных черных дыр может быть обречена на столкновение в течение следующих 3 лет

Странное поведение галактики, расположенной на расстоянии около миллиарда световых лет от нас, указывает на то, что в ней может произойти одно из самых ожидаемых событий в современной астрономии. Об этом рассказывает ScienceAlert. Колебания света из центра галактики SDSS J1430+2303 подозрительно похожи на пару сверхмассивных черных дыр с суммарной массой около 200 миллионов солнц, которым суждено неизбежно столкнуться друг с другом. Понятие "неизбежно" в космическом понимании часто может растягиваться на целые жизни. К счастью, в данном случае астрономы предполагают, что если сигнал действительно является результатом столкновения колоссальных черных дыр, то они сольются в течение следующих трех лет. Возможно, это наш лучший шанс увидеть столкновение двух сверхмассивных черных дыр... но мы все еще не знаем, происходит ли именно это событие в сердце J1429+2303. Ученые советуют наблюдать за этой странной галактикой, чтобы узнать, можно ли ее окончательно определить. Первое обнаружение сталкивающихся черных дыр в 2015 году открыло новую эру в астрономии. С тех пор было обнаружено еще много новых объектов благодаря гравитационным волнам, которые эти массивные события посылают рябью сквозь пространство-время. На сегодняшний день почти все эти слияния были парами черных дыр с массами, сравнимыми с массами отдельных звезд. Для этого есть очень веская причина. LIGO и Virgo, гравитационно-волновые приборы, ответственные за обнаружение, рассчитаны как раз на этот диапазон масс.

Более мощные ряби, генерируемые при движении по спирали и столкновении сверхмассивных черных дыр, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, находятся в диапазоне частот, слишком низком для наших современных обсерваторий.

Однако слияние пары сверхмассивных черных дыр было бы чрезвычайно приятным явлением для наблюдения. Даже без детектора, способного улавливать низкочастотные гравитационные волны, ученые ожидают увидеть огромную вспышку света по всему спектру.

Данные, упакованные в этой вспышке, могут многое рассказать нам о том, как происходят эти события. Мы не совсем понимаем, как сверхмассивные черные дыры становятся столь большими, но есть несколько подсказок, позволяющих предположить, что одним из механизмов является слияние бинаров.

Мы знаем, что галактики имеют сверхмассивные чёрные дыры в своих центрах, и мы наблюдали не просто столкновение пар и групп галактик, а также сверхмассивные чёрные дыры, вращающиеся друг вокруг друга по обоюдным сокращающимся орбитам в центрах этих галактик после слияния. Об этом можно судить по колебаниям света, излучаемого галактическим центром этих галактик, с регулярными временными интервалами, что позволяет предположить наличие орбиты.

Это возвращает нас к J1430+2303. Ранее в этом году группа астрономов под руководством Нин Цзяна из Университета наук и технологий Китая разместила на сервере препринтов arXiv статью с описанием действительно удивительного поведения. В течение трех лет колебания в галактическом ядре становились все короче и короче, начиная с периода около года и заканчивая лишь одним месяцем.

Однако не совсем понятно, является ли происходящее в сердце J1430+2303 результатом от бинарной черной дыры вообще, не говоря уже об одной, которая вот-вот бабахнет. Галактические ядра -- странные места, выбрасывающие трудно интерпретируемые сигналы, а это значит, что возможно что-то другое может быть причиной изменчивости в сердце J1430+2303.

Чтобы попытаться разобраться в этом вопросе, астрономы обратились к рентгеновским лучам. Используя данные ряда рентгеновских обсерваторий за период в 200 дней, группа под руководством Лиминга Доу из Университета Гуанчжоу в Китае попыталась определить высокоэнергетические сигнатуры, которые мы ожидали увидеть в тесном бинаре сверхмассивных черных дыр на сокращающейся орбите.

Они действительно увидели изменения в выпускаемом галактикой рентгеновском излучении, а также, что тип излучения связан с падением железа на черную дыру. Это команда обнаружила с 99,96-процентным уровнем достоверности с помощью двух разных приборов. Излучение может быть связано с бинарными сверхмассивными черными дырами; однако команда не смогла измерить "безоговорочные" характеристики, которые подтвердили бы бинар из черных дыр.

Анализ радионаблюдений, опубликованный в июле, также не принес результатов. Итак, похоже, мы до сих пор не уверены на 100 процентов в том, что происходит с J1430+2303.

Что мы можем утверждать с уверенностью, это то, что в центре галактики, похоже, происходит что-то очень странное. В первую очередь это загадка, причем очень сочная; будь то сверхмассивная двойная черная дыра на грани столкновения, или нет. J1430+2303, похоже, заслуживает более пристального и детального внимания.

Статья была принята для публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и доступна на arXiv.