Чорні діри можуть ховатися набагато ближче до Землі, ніж ми думали

Чумацький Шлях мав би рясніти маленькими чорними дірами. Вважається, що десь там, у куточках галактики, ховаються приблизно від 10 мільйонів до 1 мільярда чорних дір зоряної маси, темні й таємничі. Оскільки ми зазвичай не можемо їх побачити, якщо вони не активні, ми не можемо провести перепис. Ми також не знаємо, де вони знаходяться в Чумацькому Шляху. Нам відомо лише про 20 чорних дір зоряної маси в нашій галактиці, причому найближчий до Землі кандидат знаходиться на відстані приблизно 1565 світлових років від нас.

Але нове дослідження показує, що вони можуть бути набагато ближче, ніж ми думали, – фактично, прямо на порозі нашого космосу. Аналізуючи та моделюючи скупчення Гіади, групу зірок, розташованих на відстані 150 світлових років від нас, команда астрономів виявила, що в ньому можуть ховатися дві або три чорні діри зоряної маси.

«Наше моделювання може одночасно відповідати масі та розміру Гіад, лише якщо деякі чорні діри присутні в центрі скупчення сьогодні (або донедавна)», — каже астрофізик Стефано Торніаменті з Університету Падуї в Італії. Гіади, видимі неозброєним оком на нічному небі в сузір’ї Тельця, є те, що відомо як відкрите скупчення – група зірок, які мають однакові характеристики, рухаючись разом у просторі у гравітаційно пов’язаній плямі.

Кожне розсіяне скупчення — це, по суті, сімейство зірок-побратимів, усі народжені з однієї величезної молекулярної хмари, які бовтаються разом, перш ніж, зрештою, розійдуться своїми шляхами. Вважається, що Гіадам близько 625 мільйонів років, і вони містять сотні зірок, причому ті, що знаходяться на найбільшій відстані від центру, очевидно, починають відриватися, а ті, що знаходяться в центрі, згруповані найщільніше.

Очікується, що в таких густонаселених середовищах зірки штовхають одна одну з більшою швидкістю, ніж у менш заселених зоряних середовищах, що призводить до вищої частоти зіткнень і злиття. Астрономи передбачають, що тут, у серці зоряних скупчень, можна знайти чорні діри, кінцеві продукти цих взаємодій. Ми бачили натяки на їх існування в інших типах скупчень, але оскільки чорні діри не випромінюють жодного світла, якщо вони активно не їдять зіркову плоть, знайти їх є проблемою.

Торніаменті та його колеги проводили пошуки Гіад більш непрямим способом. Вони змоделювали масу та рух зірок скупчення, використовуючи дані Gaia, супутника, який відображає тривимірні положення та швидкості зірок у Чумацькому Шляху.

Потім вони провели моделювання, щоб спробувати відтворити ці спостереження. Вони виявили, що їх моделювання найбільше відповідає спостережуваному скупченню, коли вони включили в суміш дві або три чорні діри зоряної маси.

Ці чорні діри або все ще присутні в скупченні, або були викинуті менше 150 мільйонів років тому, що означає, що вони зараз витають навколо його околиць. Цей нещодавній викид означав би, що ознаки гравітаційного впливу чорних дір все ще залишатимуться в ядрі скупчення.

Що стосується самих чорних дір, дослідники не змогли визначити точне розташування. Але знахідка, за їхніми словами, сильно свідчить про те, що Гіади містять найближчі кандидати-чорні діри до Сонячної системи, більш ніж у 10 разів ближче, ніж попередні кандидати.

Щоб було зрозуміло, нам не загрожує жодна небезпека від них; дослідники виявили, що найшвидше будь-яка з цих чорних дір може рухатися 3 кілометри на секунду; навіть якби вони їхали в нашому напрямку, їм знадобилося б дуже, дуже багато часу, щоб дістатися сюди.

І в будь-якому випадку, чорні діри не мають більшого гравітаційного тяжіння, ніж будь-яка зірка еквівалентної маси. Таким чином, нам не загрожує більша небезпека від чорних дір із хибною зоряною масою, ніж від зірок-шахраїв такої ж маси. Звичайно, ми б цього не побачили, але що ми будемо робити в будь-якому випадку?

Швидше, це відкриття допомагає нам краще зрозуміти невидиму популяцію чорних дір зіркової маси в Чумацькому Шляху.

«Це спостереження допомагає нам зрозуміти, як наявність чорних дір впливає на еволюцію зоряних скупчень і як зоряні скупчення, своєю чергою, сприяють джерелам гравітаційних хвиль », — говорить астрофізик Марк Гілес з Університету Барселони.

«Ці результати також дають нам зрозуміти, як ці загадкові об’єкти розподіляються по галактиці».

Дослідження опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.