Астрономы сравнительно легко находят активные черные дыры, поскольку их раскаленные аккреционные диски дают яркое рентгеновское излучение, а потоки плазмы из полюсов заметны в оптическом и радиодиапазоне, сообщает Universe Today.
Однако большинство черных дыр звездной массы не проявляют активности. Такие объекты могут двигаться по галактике в одиночку или находиться в системе со звездой-компаньоном, не забирая ее вещество.
Наблюдать подобные черные дыры напрямую нельзя. Ученые определяют их существование только по тому, как они воздействуют на соседние объекты. Сейчас по данным космической обсерватории Gaia известны три такие черные дыры.
Главная задача Gaia заключается в создании карты положения и движения более миллиарда звезд в нашей части Млечного Пути. Для этого аппарат проводит измерения с высокой точностью и способен замечать слабые колебания в движении светил.
Обычно такие отклонения говорят о присутствии планеты, чья гравитация заставляет звезду слегка смещаться. Но в трех случаях сила притяжения оказалась слишком большой, поэтому невидимый спутник должен иметь звездную массу.
Если бы рядом находилась обычная звезда, Gaia зафиксировала бы ее излучение. Поскольку этого не произошло, ученые пришли к выводу, что речь идет о черной дыре.
У каждой из трех найденных «тихих» черных дыр есть небольшая звезда-компаньон. Это указывает на то, что раньше такие системы были асимметричными двойными звездами, где один объект значительно превосходил другой по массе.
После гибели более крупных звезд их остатки превратились в черные дыры. Так, по мнению ученых, появились пары, которые наблюдаются сейчас.
В системе Gaia BH3 компоненты расположены на большом расстоянии друг от друга, и это соответствует стандартным представлениям о развитии таких объектов. Но системы BH1 и BH2 вызывают больше вопросов, поскольку их звезды находятся намного ближе.
Проблема связана с тем, что массивная звезда перед гибелью сильно расширяется. При близком расположении она могла бы поглотить меньшего компаньона, и тогда объекты слились бы еще до появления черной дыры.
Для объяснения этого сценария ученые предложили механизм перетекания вещества через полость Роша. Так называют область вокруг звезды, где ее собственная гравитация сильнее притяжения соседнего светила.
Когда внешние слои расширяющейся звезды выходят за пределы этой области, вещество может перейти к компаньону под действием приливных сил. Если этот материал достаточно разрежен, меньшая звезда способна принять его без сближения и последующего слияния.
В таком случае небольшой компаньон сохраняет устойчивую орбиту до момента, когда крупная звезда сжимается и становится черной дырой.
Трех известных систем пока недостаточно, чтобы окончательно подтвердить такую модель. Однако исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, показывает, что превращение асимметричных двойных систем в пары с черной дырой может быть сложнее, чем считалось раньше.