Загадъчен сигнал издава за съществуването на най-малката черна дупка

Звезда, която се върти странно в космоса, може да е пътепоказател към един от най-търсените обекти в галактиката.

На около 5825 светлинни години от Земята червена гигантска звезда е забелязана да се движи сякаш в бавен орбитален танц с двоичен спътник. Проблемът? Няма абсолютно никаква светлина, идваща от мястото, където трябва да бъде двоичният спътник.

Става по-интересно. Въз основа на поведението на червения гигант астрономите, ръководени от Song Wang от Китайската академия на науките, са установили, че масата на невидимия обект е само 3,6 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Има само едно нещо, което може да бъде: черна дупка , такава с малки размери, която е взрив в средата на мистериозна празнота в данните, известна като долната празнина на масата .

Наречен G3425, той може да ни научи на много за малките черни дупки според анализ.

"Рядкото откритие на G3425 предоставя доказателство за съществуването на масови черни дупки в невзаимодействащи двойни системи, което е трудно да се открие чрез рентгеново излъчване“, пишат изследователите в своята статия .

"По-специално, формирането на неговата изненадващо широка кръгова орбита предизвиква текущата бинарна еволюция и теориите за експлозия на свръхнова.“

Черните дупки са в континуум от свръхплътни обекти, които се образуват от остатъчните ядра на мъртви звезди, след като горивото им свърши и се сринат под действието на гравитацията. Белите джуджета се образуват от звезди с маса до около осем пъти по-голяма от масата на Слънцето и имат горна граница на маса от около 1,4 пъти масата на Слънцето.

По-тежките предмети стават още по-плътни; това са неутронни звезди, до около 2,3 слънчеви маси (въпреки че може да има малко припокриване между масовите диапазони).

Над 2,3 слънчеви маси, според нашите най-добри модели, неутронна звезда вече не може да издържи на вътрешния натиск на гравитацията. Трябва да се срине напълно, образувайки черна дупка.

Тук идва разликата в масите. Открихме изключително малко кандидати за черни дупки под пет слънчеви маси . Или наистина ги намираме зле, или нещо им пречи да се образуват.

Да си наистина лош в намирането им не е напълно извън сферата на възможността всъщност. Освен ако не растат активно – процес, който генерира рентгеново лъчение от материала, който се върти около черната дупка под екстремни гравитационни влияния – черните дупки са много трудни за забелязване. Те могат да имат ефект върху нещата около тях, но колкото по-малка е черната дупка, толкова по-слабо е изразен този ефект.

Мисията Gaia на Европейската космическа агенция обаче ни дава отличен инструмент за намиране на невидимото. Дългосрочната мисия е да картографира Млечния път в три измерения , включително движенията и скоростите на звездите. Това означава, че когато открием звезда, която изглежда танцува с нищо, сега можем да погледнем по-отблизо, за да видим какво може – или не може – да има там.

Диаграма, показваща процеса на откриване за G3425. ( Сонг Уанг )

Това доведе екипа на Wang до G3425. Те използваха спектроскопия от многообектния спектроскопичен телескоп с голяма апертура на Китайската академия на науките, за да търсят промени в светлината на звезда, докато се движи около взаимния гравитационен център на двойната система, и използваха данни от Gaia, за да търсят движението на звездите в космоса.

Червената гигантска звезда в G3425 има приблизителна маса от около 2,7 слънца. Движението му предполага, че е на сравнително широка орбита, отнема около 880 дни, за да се движи около общ център на тежестта с обект, изчислен на около 3,6 пъти масата на Слънцето.

Тази орбита, според моделирането на екипа, е доста кръгла. Други черни дупки със звездна маса в бинарни системи са склонни да имат елиптични орбити. Кръгова орбита означава, че двоичната система е била стабилна и необезпокоявана дълго време; това всъщност не е в съответствие с нашето разбиране за двойните файлове на черната дупка, тъй като свръхновата, която произвежда черната дупка, може да създаде доста голямо смущение, като изрита самата черна дупка или изкривено, или изчисти пространството с високи скорости.

G3425 повдига някои въпроси. Но може да съдържа и някои отговори. Най-добрият начин да получите тези отговори ще бъде да намерите повече черни дупки с ниска маса, разпръснати из галактиката, и да използвате статистически данни, за да разберете различните начини, по които черните дупки могат да се образуват, въз основа на това, което откриваме.

"Бъдещите спектроскопични и астрометрични наблюдения,“ пишат изследователите.

"Може да помогнат за разкриването на двоична популация на черни дупки с ниска маса с различни параметри и да осигурят дълбока представа за формирането и еволюцията на двоичните системи.“