В новом исследовании ученые из Университета Кертина обнаружили, что самая первая обнаруженная черная дыра намного больше, чем считалось ранее. Ничто так не символизирует ужас, силу и чудо космоса, как черные дыры. Первая в истории фотография черной дыры, сделанная в 2019 году, показала ее темный центр, заключенный в огненное кольцо, которое может искривлять пространство и время своим невероятным гравитационным притяжением, пишет Inverse.
В исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые привели и другие подробности. Новое измерение особого вида черной дыры показывает, что она настолько массивна, что ставит под сомнение фундаментальные аспекты звездной эволюции.
Когда умирающие звезды коллапсируют, они могут образовывать черные дыры, которые затем продолжают набирать массу из окружающей среды. В результате размер черной дыры может рассказать вам о массе ее первоначальной звезды, но показатели будут не совсем точными.
Солнце правит нашей солнечной системой в одиночку. Однако в космосе существуют и двойные звездные системы, в которых две звезды вращаются вокруг общего центра масс. Если черная дыра взаимодействует с одной из звезд в такой системе, звезда начнет испускать рентгеновские лучи, которые, в свою очередь, сформируют релятивистские струи.
Релятивистские струи излучают сильнейшие радиоволны, достаточно мощные, чтобы ученые могли их обнаружить. Наблюдения струй важны для научного изучения черных дыр.
Таким образом, исследователи пришли к выводу, что масса черных дыр в двойных системах не превышает 20 солнечных масс (M☉). Однако знаменитая двойная звездная система Лебедь Х-1 смогла их удивить. Согласно новому исследованию, его черная дыра весит 21 М☉. Впервые обнаруженная в 1960-х годах в результате наблюдений рентгеновских лучей, исходящих из системы, она стала первым научно признанным доказательством существования черной дыры в 1973 году.
Система также вошла в массовую культуру, когда Стивен Хокинг в своей книге "Краткая история времени" однажды заключил пари с коллегой-астрономом о возможности существования черных дыр в этой области пространства. Хокинг сделал ставку против этой идеи и в конце концов признал свое поражение. "Когда двойная звездная система становится одной звездой и одной черной дырой, вы можете определить их размер, глядя на то, как меняется оптический свет от звезды-компаньона, движущейся по своей орбите",-сказал соавтор исследования астроном Джеймс Миллер-Джонс из Университета Кертина, Австралия.
Несмотря на то, что предыдущие исследования Лебедя Х-1 были революционными, ученым так и не удалось полностью изучить орбиту черной дыры вокруг ее звезды-компаньона. Миллер-Джонс и его команда смогли пойти дальше, используя сверхдальнодействующую антенную решетку (VLBA), состоящую из 10 радиотелескопов, расположенных по всей территории Соединенных Штатов. Используя данные антенной решетки, команда поняла, что когда черная дыра в Cygnus X-1 движется по своей орбите, она начинает позиционно смещаться. "С помощью полного анализа орбиты в течение шести дней наша команда смогла скорректировать эти орбитальные эффекты, измерить более точное расстояние и массу черной дыры", — объяснил Миллер- Джонс. Чтобы понять, почему эта новая массовая информация так важна, нам нужно взглянуть на нашу собственную галактику Млечный Путь. В нашей галактике поколения звезд синтезировали тяжелые элементы, которые позволяют этим звездам управлять более мощными ветрами, чем это было возможно ранее.
Эти мощные ветры должны были наложить ограничения на массы черных дыр (на самом деле черная дыра могла украсть только столько массы у своей звезды-компаньона). Но Cygnus-X1 работает по-другому. "Это заставило нас переосмыслить информацию о том, сколько материи самые массивные звезды теряют с ветрами", — отметил Миллер- Джонс.
Невероятно, но черная дыра в центре этого исследования на самом деле имеет чуть более 117 км в диаметре. Общая масса этих двух объектов более чем в 60 раз превышает массу Солнца. "Конечно, его масса примерно в 7 миллионов раз больше массы Земли, но вам потребуется час, чтобы проехать через него",-подчеркивает Миллер-Джонс.
Теперь, когда Лебедь-Х1 получил звание самой массивной черной дыры звездной массы, возникает следующий вопрос: что будет дальше с двойной звездной системой?
Его звезда и черная дыра вращаются друг вокруг друга по быстрой 5,6-дневной орбите. Но однажды звезды начнут гаснуть. Что произойдет дальше, неизвестно, но исследователи отмечают, что эти два члена системы не должны сливаться в гораздо большую черную дыру.
