Телескоп Gaia обнаружил целый рой чёрных дыр, путешествующих по Млечному Пути
Астрономы сделали удивительное открытие: внутри одного из звёздных скоплений нашей галактики скрывается настоящий рой чёрных дыр — более ста объектов, которые буквально дрейфуют сквозь Млечный Путь. Это стало возможным благодаря данным европейского космического телескопа Gaia, который с невероятной точностью картирует нашу галактику. Учёные убеждены, что находка меняет представления о том, как устроены и как «умирают» звёздные скопления.
Что такое Паломар 5 и почему оно особенное
Звёздное скопление, оказавшееся в центре внимания учёных, называется Паломар 5. Оно находится примерно в 80 000 световых лет от нас и протянулось на 30 000 световых лет в виде длинного звёздного «хвоста» — так называемого приливного потока. Такие потоки выглядят как реки из звёзд, медленно текущие по небу.
Большинство похожих скоплений — это плотные шаровые образования, которые астрономы называют «окаменелостями ранней Вселенной». Они содержат от ста тысяч до миллиона очень древних звёзд, возникших одновременно из одного и того же облака газа. В нашей галактике насчитывается более 150 таких объектов, и они служат учёным ценнейшими инструментами для изучения истории Вселенной.
Паломар 5 выделяется на их фоне: оно рыхлое, широко рассеянное и имеет один из самых длинных приливных хвостов среди известных скоплений — он охватывает более 20 градусов неба. Именно поэтому астрофизик Марк Хелес из Барселонского университета назвал его «Розеттским камнем» для понимания того, как образуются звёздные потоки.
Как чёрные дыры разгоняют звёзды
Чтобы разобраться в том, почему Паломар 5 выглядит именно так, учёные провели детальные компьютерные симуляции. Они воссоздали движение каждой звезды в скоплении и проверили разные сценарии его развития.
Ключевым оказалось включение в расчёты чёрных дыр. Выяснилось, что именно их гравитационное влияние объясняет необычный вид скопления. Чёрные дыры, сосредоточенные в центре Паломар 5, действуют как своеобразная «праща»: при сближении со звёздами они разгоняют их и выбрасывают за пределы скопления в приливный хвост. Звёзды улетают, а чёрные дыры остаются — и их доля в общей массе скопления неуклонно растёт.
Результаты оказались неожиданными: количество чёрных дыр в Паломар 5 примерно втрое превышает то, что предсказывала теория. Более того — на их долю приходится свыше 20% всей массы скопления. Каждая из этих чёрных дыр примерно в 20 раз тяжелее Солнца. Все они возникли миллиарды лет назад при взрывах массивных звёзд — сверхновых.
Что ждёт скопление в будущем
Согласно расчётам, примерно через миллиард лет Паломар 5 полностью растворится. Все звёзды к тому моменту уже покинут скопление, и то, что останется — это чистый рой чёрных дыр, вращающихся вокруг центра галактики. Иными словами, в будущем на месте скопления будет существовать невидимый «призрачный кластер» из одних лишь чёрных дыр.
Учёные полагают, что Паломар 5 — не исключение. Многие другие шаровые скопления, скорее всего, прошли или пройдут через тот же сценарий. А это означает, что Млечный Путь может содержать гораздо больше подобных невидимых роёв чёрных дыр, чем мы когда-либо предполагали.
Почему это открытие важно для науки
Роение чёрных дыр в звёздных скоплениях — это не просто любопытный факт. Такие скопления считаются одним из главных «роддомов» для слияний чёрных дыр, которые порождают гравитационные волны — рябь в ткани пространства-времени. Именно их сегодня фиксируют детекторы по всему миру.
До сих пор главной проблемой было то, что чёрные дыры невидимы. Напрямую наблюдать их в скоплениях почти невозможно. Но команда учёных нашла изящный обходной путь: чёрные дыры можно «посчитать», изучая звёзды, которые они выбрасывают. Чем активнее скопление теряет звёзды, тем больше в нём чёрных дыр.
«Наш метод позволяет узнать, сколько чёрных дыр находится в звёздном скоплении, просто наблюдая за звёздами, которые они выталкивают», — объяснил астрофизик Фабио Антонини из Кардиффского университета.
Открытие также даёт надежду на поиск так называемых «средних» чёрных дыр — объектов, которые тяжелее обычных звёздных чёрных дыр, но легче гигантских сверхмассивных. Они долго оставались неуловимыми, и шаровые скопления могут стать ключом к их обнаружению.
Телескоп Gaia как инструмент открытий
Всё это стало возможным благодаря данным телескопа Gaia Европейского космического агентства. Этот аппарат создаёт трёхмерную карту Млечного Пути с беспрецедентной точностью, позволяя видеть структуры, которые раньше было почти невозможно различить. Именно Gaia помогла выявить многочисленные приливные звёздные потоки и понять, что за ними скрывается.
