Астрофизики впервые обнаружили тройные системы с черными дырами

Александр Петров

Источник: Nature

Астрономам впервые удалось доказать существование трех гравитационно связанных между собой объектов в системе с черной дырой.

Главные тезисы

Исследование астрофизиков обнаружило тройные системы с черными дырами, подтверждая возможность прямого коллапса для их образования.
Открытие системы V404 Cygni изменяет традиционные представления о происхождении черных дыр и их эволюции в космосе.
Структура тройной системы с черной дырой вызывает ученых на исследование возможности существования других таких систем во Вселенной.
Открытие помогает пересмотреть представление о возникновении черных дыр и их жизненном цикле, вызывая интерес к уникальным эволюционным процессам.
Ученые подчеркивают, что тройная система с черной дырой V404 Cygni может стать первым прямым доказательством того, что черная дыра образовалась в результате прямого коллапса, а не взрыва супернового.

Что известно о тройных системах с черной дырой

Отмечается, что астрофизики из Массачусетского технологического института на расстоянии 8 тыс. световых лет обнаружили в нашей галактике систему звезды и черной дыры, которая поглощает энергию из нее.

Связь между двумя телами была обнаружена еще в 1992 году — оттоки ученые описали систему в более чем 1300 научных статьях, назвав ее V404 Cygni.

Однако в рамках более детального исследования было установлено, что систему действительно составляют три объекта.

Астрономы доказали, что вокруг первой звезды вращается более отдаленная звезда.

Эта система чрезвычайно увлекательна для эволюции черных дыр. И она также актуализирует вопрос о том, существует ли больше "троек". Тот факт, что эта звезда все еще связана, вызывает удивление, — объясняет руководитель исследования Кевин Бердж.

По подсчетам ученых, звезда, теряющая энергию в пользу черной дыры, вращается вокруг нее на расстоянии всего 6,5 земных дней.

В то же время третья звезда размещается настолько далеко от черной дыры, что вращается вокруг нее раз в 70 тыс. земных лет.

По словам Кевина Берджа, открытие произошло по счастливой случайности, поскольку гипотеза о существовании третьего объекта была сделана во время просмотра фотографий V404 Cygni.

В общем, неудивительно, что черные дыры могут быть тройными, поскольку большая часть массивных звезд состоит из тройных частей. Но удивительно, что эта система сохранила тройную структуру после формирования черной дыры, — отмечает Бердж.

Чаще всего черные дыры образуются вследствие мощного взрыва умирающей сверхновой, когда выделяется огромное количество энергии и света в процессе последнего взрыва перед коллапсом.

В этот момент происходит пренатальный толчок — мощный импульс, отталкивающий черную дыру в противоположном направлении от вытесненной материи.

В таких условиях гравитационно связанная с черной дырой звезда может пережить взрыв суперновой и остаться в системе.

В то же время, сила гравитации быстро снижается на больших расстояниях. То есть другие отдаленные звезды, имеющие более слабую гравитационную связь с черной дырой, должны быть выброшены в космос.

Представьте, что вы тянете воздушного змея, но вместо прочной веревки у вас есть паутина. Если вы потянете слишком сильно, паутина разорвется, и вы потеряете воздушного змея. Гравитация похожа на эту очень слабую веревку, и если вы сделаете что-то критическое с внутренней двойной системой, потеряете внешнюю звезду, — объясняет Бердж.

Однако учёные попытались выяснить, почему в этом случае третью звезду не выбросило за пределы системы.

По результатам ряда моделирований ученые выяснили, что три объекта оставались в системе в подавляющем большинстве созданных симуляций, где черная дыра образовалась не в результате взрыва супернового, а прямого коллапса.

Как объясняют ученые, черная дыра системы V404 Cygni, вероятно, возникла в результате "более мягкого" процесса, во время которого звезда меняется без внезапного взрыва.

Авторы работы считают, что новая тройная система может быть первым прямым доказательством того, что черная дыра образовалась в результате прямого коллапса.

Мы считаем, что большинство черных дыр образуются в результате сильных взрывов звезд, но это открытие помогает подвергнуть сомнению. Эта система чрезвычайно увлекательна для эволюции черных дыр, и поэтому также возникает вопрос о том, есть ли там больше троек, — подчеркивают ученые.

Ученым также удалось установить примерный возраст системы благодаря информации о том, что отдаленная звезда находится в процессе эволюции красного гиганта — одного из этапов жизни этих объектов.

Ученые отмечают, что по их подсчетам этой системе уже около 4 млрд лет.