Открита е най-масивната звездна черна дупка в нашата галактика

Астрономи идентифицираха най-масивната звездна черна дупка, откривана досега в галактиката Млечен път. Тази черна дупка е забелязана в данните от мисията Gaia на Европейската космическа агенция, защото налага странно осцилиращо движение на звездата-компаньон, обикаляща около нея. Данните от "Много големия телескоп" (VLT - Very Large Telescope) на Европейската южна обсерватория (European Southern Observatory - ESO) и други наземни обсерватории са използвани за проверка на масата на черната дупка, наречена Gaia BH3 или накратко BH3, поставяйки я на внушителните 33 пъти по-голяма от тази на Слънцето.

Звездните черни дупки се образуват от колапса на масивни звезди, а идентифицираните преди това в Млечния път са средно около 10 пъти по-масивни от Слънцето. Дори следващата най-масивна звездна черна дупка, известна в нашата галактика, Cygnus X-1, достига само 21 слънчеви маси, което прави това ново наблюдение с 33 слънчеви маси изключително.

Трябва да се отбележи, че това не е най-масивната черна дупка в нашата галактика - тази титла принадлежи на Стрелец A*, свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път, която има около четири милиона пъти масата на Слънцето. Но Gaia BH3 е най-масивната черна дупка, известна в Млечния път, образувана от колапса на звезда.

Концепция на художник сравнява една до друга три звездни черни дупки в нашата галактика: Gaia BH1, Cygnus X-1 и Gaia BH3, чиито маси са съответно 10, 21 и 33 пъти по-големи от тази на Слънцето. Gaia BH3 е най-масивната звездна черна дупка, открита досега в Млечния път. Радиусите на черните дупки са право пропорционални на техните маси, но имайте предвид, че самите черни дупки не са директно изобразени. Кредит: ESO/M. Kornmesser

Забележително е, че BH3 е изключително близо до нас - само на 2000 светлинни години от нас в съзвездието Орел, тя е втората най-близка известна черна дупка до Земята. Тя е намерена, докато екипът преглежда наблюденията на Gaia в подготовка за предстоящо публикуване на данни.

Кредит: ESO/L. Calçada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS. Music: Martin Stuertzer

"Никой не е очаквал да открие черна дупка с голяма маса, дебнеща наблизо, неоткрита досега", казва членът на екипа Паскуале Пануцо (Pasquale Panuzzo), астроном от Националния център за научни изследвания (CNRS - National Centre for Scientific Research) в Обсерваторията на Париж - PSL, Франция. "Това е откритие, което се прави веднъж в живота на изследовател."

За да потвърди откритието си, колаборацията Gaia използва данни от наземни обсерватории, включително от инструмента Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) на VLT на ESO, разположен в пустинята Атакама в Чили. Освен това проучването разчита на данни от: спектрографа HERMES в телескопа Mercator, управляван в Ла Палма (Испания) от университета Льовен, Белгия, в сътрудничество с обсерваторията на университета в Женева, Швейцария; и високопрецизният спектрограф SOPHIE в Observatoire de Haute-Provence – OSU Institut Pythéas.

Тези наблюдения разкриват важни характеристики на звездата-компаньон, което, заедно с данните от Gaia, позволява на астрономите да измерят точно масата на BH3.

Кредит: ESO

Астрономите са откривали подобни масивни черни дупки извън нашата галактика (използвайки различен метод за откриване) и предполагат, че те могат да се образуват от колапса на звезди с много малко елементи, по-тежки от водород и хелий в техния химически състав. Смята се, че тези така наречени бедни на метал звезди (за астрономите всички елементи освен водород и хелий са метал) губят по-малко маса през живота си и следователно имат повече материал, останал за създаване на черни дупки с голяма маса след смъртта им. Но досега липсваха доказателства, които пряко свързват бедните на метал звезди с черните дупки с голяма маса.

Често звездите в двойни системи имат сходен състав, което означава, че спътникът на BH3 притежава важни улики за звездата, която е колапсирала, за да образува тази изключителна черна дупка. Данните на UVES показват, че спътникът е звезда, много бедна на метал, което показва, че звездата, която е колапсирала в черната дупка BH3, също е била бедна на метал - точно както е предвидено.

Проучването, ръководено от Пануцо, е публикувано днес в Astronomy & Astrophysics.

"Предприехме изключителната стъпка да публикуваме този документ въз основа на предварителни данни преди предстоящото издание на данните от Gaia поради уникалното естество на откритието", обяснява съавторът Елизабета Кафо (Elisabetta Caffau), учен от CNRS от Observatoire de Paris - PSL. Ранното предоставяне на данните ще позволи на други астрономи да започнат да изучават тази черна дупка точно сега, без да чакат пълните данни, планирани най-рано за края на 2025 г.

Допълнителни наблюдения на тази система биха могли да разкрият повече за нейната история и за самата черна дупка. Инструментът GRAVITY на интерферометъра VLT на ESO , например, може да помогне на астрономите да открият дали тази черна дупка дърпа материя от заобикалящата я среда и да разберат по-добре този интересен обект.