Вчені знайшли найближчу до Землі чорну діру. Вона унікальна

Вчені з Університету штату Огайо виявили чорну діру, яка побила одразу два рекорди.

По-перше, вона розташована найближче за усі інші до нашої Сонячної системи. Відстань до неї майже втричі менша, ніж до попереднього "рекордсмена".

По-друге, з усіх відомих подібних об'єктів цей - найменший. Настільки, що не вписується у наявну класифікацію. Для неї доведеться вигадувати нову категорію.

Втім, назвати чорну діру "крихітною" можна лише за космічними мірками. Вона все одно приблизно втричі важча за Сонце, тобто майже у мільйон разів перевищує за масою нашу планету.

"Близько" - коли йдеться про відстані між астрономічними об'єктами - поняття теж дуже відносне. Виявлена ​​чорна діра розташована в одній з нами галактиці Чумацький шлях, у сузір'ї Єдинорога, однак від Землі до неї все одно приблизно 1500 світлових років.

Втім, за космічними мірками це дійсно близько. Для порівняння: розташована в центрі Чумацького шляху надмасивна чорна діра Стрілець A розташована подалі від Землі - приблизно у 18 разів.

А на єдиній фотографії, опублікованій вченими два роки тому, зображений горизонт подій чорної діри (Мессьє 87), звідки світло йшло до Землі приблизно у 36 тисяч разів довше.

Автори відкриття вже встигли охрестити карликову чорну діру Єдинорогом - за її унікальність і розташування. А оскільки в англійській мові сузір'я мають традиційні латинські назви, заголовок опублікованої з цього приводу статті (A Unicorn in Monoceros) являє собою гру слів і перекладається як "Єдиноріг в Єдинорозі".

"Те, що таку чорну діру вдалося знайти в нашій галактиці, - приголомшлива новина, - заявив ВВС Олівер Єнріх, який очолює в Європейській космічній агенції департамент астрофізичних досліджень. - Метод, за допомогою якого її виявили, може допомогти знайти й інші чорні діри зоряної маси, які поки що не вдавалося виявити традиційними методами".

Що таке чорна діра?

Карлики та переростки

Чорні діри - найзагадковіші та найнезбагненніші астрономічні об'єкти.

Їхні фізичні властивості, які Альберт Ейнштейн передбачив ще в 1915 році, настільки відрізняються від звичного нам світу, що не вкладаються в голові.

Чорну діру складно навіть уявити - адже там перестають діяти усі відомі нам закони фізики. Будь-які спроби розрахувати характеристики таких об'єктів за допомогою рівнянь або дають нескінченність, або взагалі втрачають будь-який сенс.

В теорії чорні діри можуть бути різного розміру - від зовсім крихітних, що утворилися на початку існування Всесвіту (їх називають первинними), до справжніх велетнів, маса яких перевищує сонячну в десятки мільярдів раз.

Таких надмасивних чорних дір (НМЧД) відомо чимало. Вони розташовані в центрі багатьох галактик, зокрема нашого Чумацького шляху. Однак дотепер вченим не вдавалося знайти чорну діру з масою менше, ніж п'ять сонячних.

"Відкриття будь-якої чорної діри невеликого розміру - це завжди захопливо, - говорить доктор Філ Саттон, який викладає астрофізику в Університеті Лінкольна. - Вони набагато цікавіші, ніж їхні побратими-переростки, розташовані в центрах галактик, в першу чергу через механізм їхнього формування".

З огляду на відносну "легкість" відкритого об'єкта, скоріш за все, колись Єдиноріг був великою зіркою, пояснює астрофізик.

Особливо цікаво те, що її маса - лише втричі більша за сонячну - перебуває на межі мінімально можливої для того, щоб після закінчення свого життєвого циклу зірка змогла перетворитися на чорну діру.

Зазвичай відбувається так. Коли запаси палива в надрах зірки добігають кінця, термоядерні процеси там починають затухати - і в якийсь момент вона, як викинутий на сушу кит, перестає витримувати власну вагу. Тоді під дією власної гравітації зірка різко "зхлопується", ніби провалюється всередину себе, перетворюється на щось інше - на що саме, залежить від її розміру та маси.

"Якби вона була ще меншою - то в результаті б утворилася нейтронна зірка, - продовжує доктор Саттон. - За масою такі зірки поступаються чорним дірам зовсім небагато, але при колапсі не зхлопуються до мінімуму, а зменшуються приблизно до розмірів міста. З огляду на близькість до нас відкритого об'єкта і наявність у нього зірки-компаньйона, з якою вони утворюють подвійну систему, ми можемо багато чого довідатися про їхню еволюцію".

Експерт закликає не квапитися з висновками. Єдиний параметр виявленого небесного тіла, в якому вчені можуть бути відносно твердо впевнені, - це його маса.

Брижі по Всесвіту

Однак саме маса Єдинорога - його найдивовижніша характеристика, наполягає доктор Даррен Баскілл, який викладає астрономію в університеті Сассекса.

Якщо нейтронна зірка утворюється при колапсі світила, маса якого перевищує сонячну в 1,5-3 рази, а найлегші чорні діри важчі за Сонце щонайменше в п'ять разів, то що ж відбувається з тілом проміжної маси? Вчені схиляються до другого варіанту, але знайти експериментальне підтвердження цієї гіпотези поки що не вдавалося.

"Наша галактика буквально напхана чорними дірами, які утворилися в результаті смерті важких зірок, - упевнений д-р Баскілл. - І найкращий спосіб їх виявити - це вести спостереження за такими подвійними системами. Від чорної діри світло втекти не може - але багато ми можемо дізнатися, спостерігаючи за її зіркою-компаньйоном".

Цю думку поділяє і його колега, професор гравітаційної астрофізики Мартін Гендрі.

"Уже досить довгий час астрономи ставили питання - чи дійсно існує такий "проріз маси"? - пояснює Гендрі, який очолює в Університеті Глазго Школу фізики й астрономії. - Адже це означало б, що у зіркових "решток" є ще якийсь, наразі невідомий вид".

Професор Гендрі - один зі співробітників міжнародного проєкту LIGO, якому у вересні 2015 року пощастило експериментально підтвердити існування гравітаційних хвиль, передбачених ще Альбертом Ейнштейном в рамках загальної теорії відносності. У 2017-му це відкриття отримало Нобелівську премію з фізики.

Уявіть собі гладке дзеркало озера, в яке прямо на ваших очах хтось вирішив жбурнути пристойних розмірів камінь. Вдарившись об воду, камінь, звичайно, тут же піде на дно, а по поверхні озера від місця падіння почнуть колами розходитися хвилі.

Гравітаційні хвилі - точно такі ж "брижі", що розходяться тканиною простору-часу при зіткненні об'єктів величезної маси, на кшталт двох чорних дір.

За минулі відтоді п'ять з гаком років вченим вдалося зафіксувати десятки випадків, коли в результаті злиття двох чорних дір Всесвіт пронизували гравітаційні коливання. Але сигнал, який виявили в червні минулого року, за словами професора Гендрі, загнав фізиків у глухий кут.

Один з об'єктів, які зіткнулися, абсолютно точно був компактною чорною дірою, а ось про природу другого вчені сперечаються досі: чи то це була найважча з будь-коли виявлених нейтронних зірок, то чи - найлегша з виявлених чорних дір. Знайдений неподалік Єдиноріг дає астрономам надію, що в цьому питанні вдасться поставити крапку.

Втім, з висновками поспішати не варто. Минулого року вчені вже заявляли, що виявили схожий об'єкт - причому розташований навіть ще ближче до нашої планети, на відстані лише 1000 світлових років.

Однак уже за кілька місяців одна за одною опублікували відразу чотири роботи, які заперечують це відкриття і пропонують переконливі альтернативні пояснення вимірів.

Хочете отримувати найважливіші новини в месенджер? Підписуйтеся на наш Telegram або Viber!