Kailash C. Sahu et al. / arxiv.org, 2022
Астрономы сообщили о первом обнаружении «блуждающей» черной дыры звездной массы при помощи метода гравитационного микролинзирования. Для этого они шесть лет собирали данные с телескопа «Хаббл». Их анализ позволил измерить ее положение, массу, а также скорость движения. Исследование направлено для публикации в The Astrophysical Journal, однако ознакомиться с ним можно по препринту.
Черные дыры звездной массы (то есть от пяти до нескольких десятков солнечных масс) могут образовываться в результате эволюции очень массивных звезд. В конце жизни такие звезды взрываются как сверхновые и могут породить черные дыры. Самая первая черная дыра, которую открыли астрономы, — Лебедь X-1 — относится именно к классу черных дыр звездной массы.
Как правило, обнаружить такие объекты удается, если по соседству с такой черной дырой есть еще одна звезда. В частности, черные дыры звездной массы, входящие в состав двойной системы, обнаруживают по влиянию на движения своих компаньонов, по характерному аккреционному диску, состоящему из газа звезды, а также по гравитационным волнам, исходящим из таких систем. Однако эти методы не подходят для черных дыр, которые свободно летят в межзвездном пространстве. Единственный метод, применимый в этом случае, — это поиск эффектов микролинзирования, который в случае таких черных дыр довольно слаб.
Группе астрономов при участии Кайлаш Саху (Kailash Sahu) из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе, удалось доказать, что за линзирование, обнаруженное ранее в данных, которые поступают с телескопа «Хаббл», действительно ответственна изолированная черная дыра звездной массы. Они не только вычислили ее массу, которая оказалась примерно равна семи солнечным массам, но и определили ее скорость движения.
В 2011 году проекты OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) и MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) обнаружили событие MOA-11-191/OGLE-11-0462, которое заключалось в микролинзировании одной из звезд, близко расположенных к центру галактики. В частности, астрономы увидели, что она стала светить ярче без видимой на то причины. Подобное поведение могло быть вызвано «блуждающей» черной дырой. Для подтверждения этой гипотезы астрономы продолжали следить за этой областью еще шесть лет.
Серия изображений с телескопа «Хаббл», показывающая изменение в яркости звезды со временем
Наблюдая за отклонением света с точностью примерно в 0,2 угловых миллисекунды, авторы сделали вывод, что объект, создающий гравитационную линзу, расположен на расстоянии чуть более пяти тысяч световых лет и имеет массу, равную 7,1 ± 1,3 масс Солнца. Отсутствие дополнительного излучения свидетельствовало в пользу того, что это именно черная дыра. Астрономам также удалось вычислить ее скорость: она оказалась равна 45 километрам в секунду. Авторы предполагают, что такая скорость могла бы быть вызвана толчком от взрыва одиночной сверхновой, породившей черную дыру.
