Вчені простежили, як незвичайна чорна діра поглинає зірку. Це допомогло зрозуміти еволюцію найзагадковіших об'єктів у Всесвіті

• чорні діри зоряної маси зазвичай утворюються після колапсу одиночної масивної зірки. Їх маса «всього лише» в кілька разів перевищує масу Сонця.
• надмасивні чорні діри знаходяться в центрах майже всіх галактик, які за розмірами схожі або перевищують наш Чумацький Шлях. Ці монстри мають масу від мільйона до десятків мільярдів мас Сонця — чим більше їх батьківська галактика, тим більшою буде чорна діра в її центрі. Наприклад, Стрілець А*, що знаходиться в центрі Чумацького Шляху, має масу в 4 мільйони Сонць.

Однак існує також третій тип чорних дір, про який ми знаємо набагато менше, ніж про перші два. Чорні діри проміжної маси залишаються білою плямою (вибачте за такий каламбур) через різні обмеження, пов’язаних зі спостереженнями.

«Ті, що можуть бути в нашій Галактиці, не поглинають газ і вільно переміщаються в космосі. Або на них не падає світло, або вони знаходяться в центрі кульових скупчень, де їх не дають виявити зірки. Де б не були ці чорні діри проміжної маси, вони не роблять нічого, що свідчило б про те, що вони там є», — пояснює Джеймс Пейнтер, астрофізик з університету Мельбурну.

Однак команда астрономів під керівництвом Сіксіанг Веня з Університету Арізони вирішила ще раз проаналізувати подію J2150, щоб перевірити ще раз висновки колег. За основу вони взяли рентгенівське випромінювання, яке з’являється під час поглинання зірки. Повністю їхнє дослідження можна подивитися в журналі The Astrophysical Journal.

«Той факт, що ми змогли зловити цю чорну діру, коли вона пожирала зірку, дає чудову можливість спостерігати те, що в іншому випадку було б невидимим», — говорить Енн Заблудофф, професор астрономії в Університеті Арізони. «Більш того, аналізуючи спалах, ми змогли краще зрозуміти цю невловиму категорію чорних дір, яка цілком може становити більшість чорних дір у центрах галактик».

В результаті повторного аналізу рентгенівського випромінювання вчені з’ясували, що спалах J2150 виник у результаті потрапляння зірки в чорну діру масою в 10 тисяч Сонць. Причому ця чорна діра досить швидко обертається — дослідники впевнені, що це виключає можливість поступового збільшення чорної діри протягом тривалого часу. Швидше за все, саме ця чорна діра з’явилася або в результаті злиття двох менших чорних дір або вона з’явилася такою від початку.

Розуміння кількості чорних дір проміжної маси допоможе нам точніше встановити механізм формування їх надмасивних побратимів, відзначають дослідники. Саме середні чорні діри можуть бути насінинами, які з часом збираються в найбільші об'єкти у Всесвіті. Вчені припускають, що для їх виявлення нам потрібно стежити за карликовими галактиками, адже саме в центрі невеликих скупчень і повинні знаходитися проміжні чорні діри, якщо слідувати логіці Всесвіту.

Однак J2150 виявилася цінною для астрономів не тільки тим, що показала їм незвичайну чорну діру, а й тим, що та стала для них ідеальною позаземною лабораторією для фізики елементарних частинок, на якій вони змогли перевірити одну з гіпотез про природу темної матерії. Вважається, що саме невідома нам темна матерія є найпоширенішою матерією у Всесвіті. Також вона є скелетом «космічної павутини — найбільшої структури нашого світу, яка своїм гравітаційним впливом визначає рух всієї матерії всередині Всесвіту.

Існують припущення, що темна матерія складається з невідкритих поки що елементарних частинок. Серед потенційних кандидатів є надлегкі бозони.

«Якщо ці частинки існують, а їх маса підпадає під певний діапазон, вони б не дали чорній дірі проміжної маси набрати високу швидкість обертання. Однак J2150 обертається досить швидко. Тому теорію про надлегкі бозони [з яких може складатися темна матерія — прим.] можна виключати», — говорить співавтор дослідження Ніколас Стоун, астрофізик з Єврейського університету в Єрусалимі.

Тепер вчені сподіваються, що в майбутньому вони зможуть спостерігати більше подібних спалахів, щоб відкрити більше чорних дір проміжної маси. Найбільші надії покладаються на Обсерваторію імені Віри Рубін, яка будується в Чилі. Очікується, що там вчені зможуть спостерігати більше тисячі приливних руйнувань на рік. Це дозволить нам набагато краще зрозуміти еволюцію цих космічних об'єктів — і, хто знає, можливо розгадати ще якісь цікаві загадки нашого Всесвіту.