Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.
Напомним, что чёрная дыра звёздной массы образуется на месте взрыва сверхновой, если масса взорвавшейся звезды превышала 30 солнечных. В Галактике сотни миллиардов звёзд и, по теоретическим оценкам, сотни миллионов чёрных дыр.
Однако обнаружено пока лишь около двадцати таких тел. Дело в том, что ещё совсем недавно можно было засечь лишь те чёрные дыры, которые входят в тесные двойные системы с обычными звёздами. В таких дуэтах мощная гравитация монстра перетягивает на себя вещество звезды. Падая на чёрную дыру, оно разогревается и испускает рентгеновские лучи. Это излучение и позволяет обнаружить хищницу.
Однако, по теоретическим расчётам, большинство чёрных дыр не имеют подобного донора. Они либо не входят в двойные системы, либо находятся слишком далеко от партнёра, чтобы красть у него вещество.
Можно ли обнаружить чёрную дыру во втором случае? Да, если выяснится, что звезда обращается вокруг невидимого тела, гравитация которого так велика, что речь может идти только о чёрной дыре.
Эта идея проста, но лишь недавно телескопы достигли такой точности наблюдений, чтобы астрономы могли приступить к систематическую поиску «невидимок».
Вооружившись китайским телескопом LAMOST, исследователи приступили к работе, напоминающей поиск иголки в стоге сена (напомним, что одна чёрная дыра приходится в среднем на тысячу звёзд). Обнаружив светило, обращающееся вокруг чего-то невидимого, они изучили его с помощью крупных инструментов: 10,4-метрового Gran Telescopio Canarias в Испании и 10-метрового Keck I в США
К своему огромному удивлению, авторы выяснили, что звезда массой в восемь солнечных обращается вокруг невидимого объекта за 79 дней. Расчёты показали, что тёмное небесное тело – это чёрная дыра массой от 55 до 79 солнц. Она получила обозначение LB-1.
«Чёрные дыры такой массы не должны существовать в нашей галактике, согласно большинству современных моделей звёздной эволюции», – отмечает первый автор статьи Цзифэн Лю (Jifeng Liu) из Национальной астрономической обсерватории Китая.
Согласно господствующим теориям, после взрыва сверхновой в Млечном Пути не может образоваться чёрная дыра массой более 20 солнц.
«Мы думали, что очень массивные звёзды с химическим составом, типичным для нашей галактики, должны терять большую часть своего газа в мощных звёздных ветрах, когда они приближаются к концу своей жизни. Поэтому они не должны оставлять после себя такой огромный остаток. LB-1 вдвое больше, чем, как мы думали, это возможно. Теперь теоретикам придётся взять на себя задачу объяснить её формирование», – рассказывает учёный.
Отметим, что чёрные дыры звёздной, но неожиданно большой массы были ранее обнаружены благодаря гравитационным волнам. Однако эти открытия относились к далёким галактикам. Теперь выяснилось, что подобные объекты есть и в Млечном Пути.
«Это открытие заставляет нас пересмотреть наши модели формирования чёрных дыр звёздной массы, – говорит директор гравитационной обсерватории LIGO Дэвид Рейтц (David Reitze), не участвовавший в исследовании Лю и коллег.