Ученые проследили, как необычная черная дыра пожирает звезду. Это помогло понять эволюцию самых загадочных объектов во Вселенной

• черные дыры звездной массы обычно образуются после коллапса одиночной массивной звезды. Их масса «всего лишь» в несколько раз превышает массу Солнца.
• сверхмассивные черные дыры находятся в центрах почти всех галактик, которые по размерам схожи или превышают наш Млечный Путь. Эти монстры обладают массой от миллиона до десятков миллиардов масс Солнца — чем больше их родительская галактика, тем большей будет черная дыра в ее центре. Например, Стрелец А*, находящаяся в центре Млечного Пути, обладает массой в 4 миллиона Солнц.

Однако существует также третий тип черных дыр, о котором мы знаем намного меньше, чем о первых двух. Черные дыры промежуточной массы остаются белым пятном (простите за такой каламбур) из-за различных ограничений, связанных с наблюдениями.

«Те, что могут быть в нашей Галактике, не поглощают газ и свободно перемещаются в космосе. Либо на них не падает свет, либо они находятся в центре шаровых скоплений, где их не дают обнаружить звезды. Где бы ни были эти черные дыры промежуточной массы, они не делают ничего, что свидетельствовало бы о том, что они там есть», — объясняет Джеймс Пейнтер, астрофизик из Мельбурнского университета.

Однако команда астрономов под руководством Сиксианг Вэня из Университета Аризоны решила еще раз проанализировать событие J2150, чтобы перепроверить выводы коллег. За основу они взяли рентгеновское излучение, которое появляется во время поглощения звезды. Полностью их исследование можно посмотреть в журнале The Astrophysical Journal.

«Тот факт, что мы смогли поймать эту черную дыру, когда она пожирала звезду, дает замечательную возможность наблюдать то, что в противном случае было бы невидимым», — говорит Энн Заблудофф, профессор астрономии в Университете Аризоны. «Более того, анализируя вспышку, мы смогли лучше понять эту неуловимую категорию черных дыр, которая вполне может составлять большинство черных дыр в центрах галактик».

В результате повторного анализа рентгеновского излучения ученые выяснили, что вспышка J2150 возникла в результате попадания звезды в черную дыру массой в 10 тысяч Солнц. Причем эта черная дыра достаточно быстро вращается — исследователи уверены, что это исключает возможность постепенного увеличения черной дыры в течение длительного времени. Скорее всего, конкретно эта черная дыра появилась или в результате слияния двух меньших черных дыр или она появилась такой изначально.

Понимание количества черных дыр промежуточной массы поможет нам точнее установить механизм формирования их сверхмассивных собратьев, отмечают исследователи. Именно средние черные дыры могут быть семенами, которые со временем собираются в самые большие объекты во Вселенной. Ученые предполагают, что для их обнаружения нам нужно следить за карликовыми галактиками, ведь именно в центре небольших скоплений и должны находиться промежуточные черные дыры, если следовать логике Вселенной.

Однако J2150 оказалось ценной для астрономов не только тем, что показала им необычную черную дыру, но и тем, что та стала для них идеальной внеземной лабораторией для физики элементарных частиц, на которой они смогли проверить одну из гипотез о природе темной материи. Считается, что именно неизвестная нам темная материя является самой распространенной материей во Вселенной. Также она является скелетом" космической паутины — крупнейшей структуры нашего мира, которая своим гравитационным воздействием определяет движение всей материи внутри Вселенной.

Существуют предположения, что темная материя состоит из неоткрытых пока что элементарных частиц. Среди потенциальных кандидатов есть сверхлегкие бозоны.

«Если эти частицы существуют, а их масса подпадает под определенный диапазон, они бы не дали черной дыре промежуточной массы набрать высокую скорость вращения. Однако J2150 вращается достаточно быстро. Поэтому теорию о сверхлегких бозонах [из которых может состоять темная материя — прим.] можно исключать», — говорит соавтор исследования Николас Стоун, астрофизик из Еврейского университета в Иерусалиме.

Теперь ученые надеются, что в будущем они смогут наблюдать больше подобных вспышек, чтобы открыть больше черных дыр промежуточной массы. Наибольшие надежды возлагаются на Обсерваторию имени Веры Рубин, которая строится в Чили. Ожидается, что там ученые смогут наблюдать более тысячи приливных разрушений в год. Это позволит нам намного лучше понять эволюцию этих космических объектов — и, кто знает, возможно разгадать еще какие-нибудь интересные загадки нашей Вселенной.