Астрономы впервые надежно зафиксировали одинокую черную дыру

До сих пор все известные черные дыры звездной массы находились в двойных системах. Их обнаруживали по рентгеновскому излучению от падающего на дыру вещества или по гравитационным волнам от слияний. Но одиночные черные дыры, которые не взаимодействуют с объектами вокруг, оставались гипотетическими — их нельзя «увидеть» стандартными методами.

В 2022 году две научные группы спорили о природе загадочного объекта в созвездии Стрельца. Первая команда заявила, что это черная дыра, вторая предположила — нейтронная звезда. Новые данные орбитального телескопа Hubble и зонда Gaia поставили точку в дискуссии: масса объекта превышает максимально возможную для нейтронных звезд, а отсутствие излучения подтвердило его природу. Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Объект MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 привлек внимание в 2011 году, когда его гравитация на 270 дней исказила свет звезды в 19 тысячах световых лет от Земли. Ученые измерили смещение положения звезды на небе — эффект, предсказанный Эйнштейном.

Метод гравитационного микролинзирования позволил определить массу и расстояние. Когда невидимый объект проходил перед звездой, его гравитация действовала как линза: усилила яркость звезды и сместила ее видимое положение на 0,7 миллисекунды дуги — это примерно как монета на Луне. Изменения зафиксировали Hubble и наземные телескопы.

В итоге решающими доказательствами стали данные о массе, отсутствии излучения и скорости объекта. Он в семь раз тяжелее Солнца, а нейтронные звезды не могут быть массивнее трех Солнц — их гравитация «схлопывает» вещество в кварковую материю.

Кроме того, черная дыра не испускает свет, в отличие от нейтронных звезд, которые часто видны в рентгеновском диапазоне. И объект двигался со скоростью 45 километров в секунду — это следствие «удара» при взрыве сверхновой и типично для черных дыр.

Открытие подтвердило, что одиночные черные дыры можно находить и через микролинзирование. По оценкам, в Млечном Пути их может быть до 100 миллионов. В 2027 году запустят телескоп Nancy Grace Roman — его камера с обзором в 100 раз шире, чем у Hubble, позволит находить десятки таких объектов ежегодно.

Обнаружение изолированной черной дыры открывает новое окно в изучение темной стороны Вселенной. Это не только проверка теорий эволюции звезд, но и шаг к пониманию роли черных дыр в формировании галактик. Следующая цель — создать карту их распределения в Млечном Пути и раскрыть тайны «тихих гравитационных монстров».