Спрятались. Самые неуловимые черные дыры могут находиться в сердце Млечного Пути — вот как мы их найдем

Несмотря на многочисленные исследования, астрономы до сих пор не смогли обнаружить третий тип черных дыр, известных как черные дыры промежуточной массы (ЧДПМ), которые теоретически существуют. Считается, что это черные дыры, имеющие массу от нескольких сотен до нескольких тысяч Солнц — то есть они больше черных дыр звездной массы, однако меньше сверхмассивных.

У астрофизиков есть несколько гипотез, где можно искать черные дыры промежуточной массы, а за последние несколько лет у них даже появилось несколько кандидатов (мы о них писали здесь и здесь), однако пока нет ни одного исследования, подтверждающего или идентифицирующего ЧДПМ.

Астрономы отчаянно стремятся найти эти «средние» черные дыры, поскольку благодаря им исследователи смогут лучше понять эволюцию этих объектов в целом. Дело в том, что мы до сих пор не понимаем, откуда появились сверхмассивные черные дыры. Наиболее логичной гипотезой является то, что маленькие черные дыры постепенно сливались, параллельно впитывая материал из окружающего космоса и со временем выросли до гигантских размеров. Однако в таком случае где-то в космосе должны существовать эти «промежуточные» варианты, которые еще не успели стать гигантами, не правда ли?

Чтобы найти эти неосязаемые черные дыры, команда астрономов предложила использовать гравитационные волны. Более того, они хотят найти их не где-то там, а буквально у нас под носом (конечно же, с учетом галактических масштабов) — возле центра Млечного Пути.

Гравитационные волны — это рябь в ткани пространства-времени, спровоцированная самыми мощными космологическими событиями, как слияние черных дыр или поглощение черной дырой массивной звезды. Если очень упростить, то их можно сравнить с волнами, расходящимися после того, как в воду падает камень.

Благодаря гравитационным волнам учёные могут изучать события, происходившие в далеком прошлом и на огромном расстоянии от нас. Да, мощное гравитационное взаимодействие запускает «вибрацию», проходящую сквозь все пространство-время. Фиксируя подобные сигналы, исследователи могут по их форме и частоте определять, какие именно объекты участвовали в аварии, их массу, а также расстояние от Земли.

Для захвата потенциальных гравитационных волн от ЧДПМ учёные предлагают использовать космический детектор LISA (Laser Interferometer Space Antenna), строительство которого недавно перешло к новому этапу развития.

LISA будет состоять из трех спутников, которые будут вращаться вокруг Солнца в форме треугольника. Длина каждой стороны этого треугольника составит 1,5 млн миль. Когда гравитационная волна вызывает искажение пространства-времени, LISA обнаружит это, поскольку расстояние между ее космическими кораблями ненадолго изменится. Система также сможет определить из какой части космоса пришла гравитационная волна.

Сейчас планируется, что детектор полноценно заработает в 2037 году.

Для поиска ЧДПМ астрономам придется надеяться на счастливый случай. Например, если такая черная дыра захватит своей гравитацией объект, который пролетит рядом с ней (например, меньшую черную дыру, нейтронную звезду или белый карлик), это образует гравитационные волны, которые LISA точно сможет уловить.

Если в центре Млечного Пути действительно существуют «средние» черные дыры, рано или поздно детектор сможет уловить следы их существования. Стоит отметить, что LISA не сможет уловить сигналы от маленьких черных дыр — чтобы ее детекторы сработали, это должен быть сигнал от черной дыры от 1000 солнечных масс. Кроме того, поиск будет затруднен тем, что рядом будет существовать сверхмассивная черная дыра, которая может выдавать значительно более банальные гравитационные волны, которые «спрячут» все остальные.

Однако такой подход дает ученым хотя бы надежду не только на то, что мы сможем наконец-то найти эти загадочные объекты, но еще и увидим их почти рядом, что позволит изучить их гораздо более подробно, чем если бы они существовали в других галактиках.