Дві схожі на Сонце зірки опинилися біля чорних дірок і вижили

Астрономи давно звернули увагу на незвичайні подвійні системи, де жовті карлики благополучно обертаються навколо чорних дірок, причому досить близько. Питання було навіть не в тому, що відносно невелика зірка має такий небезпечний компаньйон, а в тому, як вона може «дожити» до моменту його появи.

Чорна діра зоряної маси — те, що колись було ядром дуже масивного світила, найчастіше в десятки разів важче за Сонце. Такі довго не «живуть»: іноді лише за 10 мільйонів років у їхніх ядрах повністю «перегорає» все термоядерне паливо.

Тоді вже нічого не може стримувати гравітацію, яка прагне стискати речовину. Від цього стиснення ядро ​​розжарюється, нагріває та роздмухує навколишні шари. Зірка тимчасово стає червоним гігантом, а потім вибухає надновою – скидає всю зовнішню оболонку. Ядро при цьому «провалюється» саме в себе: перетворюється на чорну дірку.

Цей класичний сценарій, що скрізь спостерігається, не дозволяє уявити собі, щоб у чорної дірки була «жива і неушкоджена» карликова зірка-компаньйон, тим більше на близькій відстані. За всіма розрахунками, велика партнерка повинна поглинути її, ще будучи на стадії червоного гіганта: зірки, що старіють, розширюються до величезних діаметрів, і знаходитися поряд з ними в цей час — вірна загибель.

Саме тому так спантеличують астрономів, зокрема, дві системи, виявлені космічною обсерваторією Gaia: BH1 та BH2. BH, як легко здогадатися, означає black hole – «чорна діра». Чорна діра № 1 розташована за 1560 світлових років від нас, у сузір’ї Зміїносця, № 2 — за 3800 світлових років від Землі, у сузір’ї Центавра. Маса у них дуже схожа: 9,6 та 8,9 маси Сонця.

І в однієї, і в другої є компаньйони, причому в обох випадках це зірки «вагою» приблизно наше світило. Обидві ще «живі», щоправда, друга вже завершує основний етап своєї еволюції і перетворилася на червоного гіганта. Але все одно це за своїм типом сонцеподібна зірка.

Цікаво, що ці «сонця» розташувалися до своїх чорних дірок дуже близько: у BH1 зірка знаходиться майже на відстані Землі від Сонця, у BH2 там, де в Сонячній системі Юпітер. При цьому «прародительки» цих чорних дірок були зірками великих мас: наприклад, BH2 була ядром світила «вагою» в 92 Сонця, і BH1 точно мала масу більше 50 Сонців. Як вони за таких габаритів не «з’їли» компаньйонів ще до своєї «смерті» чи не вибили їх із системи після того, як спалахнули наднові, — цікаве питання.

Команда астрономів зі Швейцарії, США, Іспанії та Греції запропонувала відповідь. У своїй статті вчені поділилися розрахунками, з яких виходить, що ці величезні «прародительки» чорних дір червоними гігантами ніколи не були: на момент «перегорання» ядра вони давно втратили більшу частину своєї речовини «дорогою ».

У космосі спостерігають такі приклади, що їх називають зірками Вольфа — Райє (на честь французьких астрономів-першовідкривачів). Ці світила спочатку важковагові, але вони ніби не в силах утримувати в собі таку масу і поступово викидають її. Один із найефектніших прикладів — WR 124, оточена важкою «хмарою» власної викинутої речовини, хоча вона при цьому наднової не вибухала.

Як пояснили астрономи, за такого сценарію на момент свого кінця як зірки у BH2 мало залишитися маси всього приблизно на 11 Сонців. Пару сонячних мас відкинуло геть, а решта «схлопнулась» у чорну дірку.

Моделювання показало, що в принципі все це дозволяє жовтим карликовим компаньйонам продовжувати спокійно «жити», поки з їх гігантськими «братами» відбуваються всі ці трансформації. До речі, маломасивні зірки «спалюють» у собі водень мільярди років, тож для них метаморфози важкоатлетів — швидкоплинний спогад. Ситуація, що спостерігається, породжує і цікавіше питання: чи означає це, що планети у сонцеподібних зірок теж можуть пережити подібне сусідство і згодом існувати поблизу чорної дірки?