В шаровом звездном скоплении может прятаться необычная черная дыра

Большинство известных ученым черных дыр относятся к двум категориям. Это или относительно небольшие по космическим меркам объекты, сопоставимые по массе с крупными звездами (в пределах 100 масс Солнца), или супермассивные черные дыры, чья масса оценивается в миллионы и даже миллиарды солнечных. Между этими диапазонами практически ничего не встречается. У современной науки нет точного понимания причин этого феномена. С одной стороны, возможно, у человечества еще нет эффективной методики обнаружения черных дыр средней массы. С другой – возможно, что они действительно редко встречаются по какой-то остающейся загадкой причине.

Одно из возможных мест, где могут скрываться черные дыры средней массы – шаровые звездные скопления. Исследования показывают, что в их центре может встречаться концентрация массы, сопоставимая с таким небесным телом. Группа ученых под руководством Эдуардо Витрала из STScI решила проверить эту гипотезу, используя данные наблюдений звездного скопления M 4 с помощью космических обсерваторий "Хаббл" и "Гайя".

Черную дыру, пока она не притягивает материю из окружающего пространства в процессе аккреции, невозможно разглядеть. Но ее можно вычислить, наблюдая орбиты звезд в относительно компактном скоплении.

Астрономы изучили орбиты примерно 6 тыс. звезд в M 4 и вычислили, что в центре скопления имеется некий объект с массой около 800 солнечных, сообщает Science Alert. К сожалению, данные телескопов не помогли понять, является ли эта масса группой из нескольких небольших черных дыр или одним-единственным объектом, объяснил Витрал. Поэтому ученые прибегли к моделированию, виртуально убирая одну звезду за другой из скопления и пересчитывая орбиты оставшихся.

Расчеты показывают, что скопление массы в центре M 4 слишком компактное, чтобы быть группой небольших черных дыр или нейтронных звезд. Их взаимодействие привело бы к формированию хаотичных орбит, по которым некоторые небесные тела могли даже вылететь из кластера. Именно такое явление, возможно, наблюдается в шаровом звездном скоплении Паломар 5, находящемся в созвездии Змеи на расстоянии около 76 тыс. световых лет от Земли.

Астрономы из STScI уверены, что они смогли вычислить компактный регион скопления M 4, в котором сконцентрировано очень много массы. Оно примерно в три раза меньше, чем самый маленький аналогичный регион, известный по другим звездным скоплениям. "Слишком маленькое, чтобы объяснить иначе, чем одной черной дырой. Альтернатива – некое космическое явление, о котором мы просто не знаем, по крайней мере с текущим уровнем развития физики", – объяснил Витрал.

Ученые все еще не исключают, что на самом деле в центре M 4 может находиться группа небольших черных дыр. В их планах – новые наблюдения движения звезд в шаровом скоплении с помощью телескопов "Хаббл" и "Джеймс Уэбб". Уточненные расчеты их орбит помогут определить, действительно ли в M 4 находится необычная черная дыра.

Звездное скопление M 4 открыл швейцарский астроном Жан Филипп де Шезо в 1746 году. Французский исследователь Шарль Мессье в 1784 году, изучая M 4, впервые в истории астрономии смог разглядеть в шаровом скоплении отдельные звезды.

M 4 находится в созвездии Скорпиона на расстоянии 6160 световых лет от Земли и считается одним из самых близких к Солнечной системе шаровых скоплений. Темной летней ночью его можно, при благоприятных условиях, разглядеть невооруженным взглядом или в бинокль рядом с Антаресом.