Млечному Пути большая черная дыра не светит

Среди галактик наша собственная, Млечный Путь, – без сомнения, гигант, соперничать с которым размерами и массой может лишь один объект, расположенный неподалеку – туманность Андромеды, M31. Астрономы полагают, что до нынешних размеров обе системы выросли постепенно, через слияние галактик помельче, а через несколько миллиардов лет и сами они сольются в единый объект, который будет вовеки доминировать в нашем уголке Вселенной.

Но когда речь заходит об объектах, населяющих Млечный Путь, здесь особых поводов для гордости не видно. Например, центральная черная дыра Галактики всего в 4 миллиона раз тяжелее Солнца, что совсем немного по меркам сверхмассивных черных дыр в центрах многих других галактик. В большинстве звездных систем центральный объект всего в 200-300 раз легче самой галактики, так что наша дыра не дотягивает до положенного по ранжиру значения раз эдак в 100. Почему – никто не знает; видимо, ответ появится лишь тогда, когда мы узнаем историю образования Млечного Пути во всех подробностях.

Легкость от тяжелого избытка

И касательно черных дыр звездных масс, появляющихся в конце эволюции массивных звезд, наша Галактика тоже особо не выделяется. Таких объектов с надежно измеренными массами в Млечном Пути известно несколько десятков, однако большинство из них не тяжелее 10 масс Солнца – притом что образовались они из звезд, которые были во многие десятки раз массивнее нашего светила.

Однако в случае звездных дыр объяснение их сравнительно небольшой массе, возможно, есть. Ученые подозревают, что дело в доле тяжелых элементов, которые входят в состав местных звезд. В Млечном Пути, массивной спиральной галактике, в которой сменилось несколько поколений звезд, перерабатывавших водород во все более сложные ядра, тяжелых атомов много.

Эти элементы – точнее, протяженные электронные оболочки, окружающие их ядра, – хорошо улавливают свет. И когда в конце своей эволюции (незадолго до образования черной дыры) звезда начинает очень ярко светить, этот свет просто-напросто «сдувает» и внешние слои звезды, и часть ее ядра. Легкие элементы сдуваются плохо, тяжелые – хорошо, и при этом они увлекают с собой и легкие. Такова, в общих чертах, теория.

Не пройдет и миллиона лет

Астрономам из Великобритании и Испании, похоже, удалось найти косвенное подтверждение этим соображениям. Воспользовавшись спектрографом FORS2 восьмиметрового телескопа «Анту» на чилийской вершине Параналь, они измерили массу черной дыры NGC 300 X-1, расстояние до которой – 6 миллионов световых лет. По расчетам астрономов, ее масса составляет 15-20, а то и все 25 масс Солнца. Работа ученых под руководством Пола Краутера принята к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Как сообщает пресс-служба Южной европейской обсерватории, мало того, что это самая далекая и вторая по массе «звездная» черная дыра, известная астрономам. Она еще и входит в состав крайне интересной двойной звезды – вторым компонентом является очень горячий объект из класса звезд Вольфа-Райе. Эта стадия звездной эволюции является финальной агонией очень массивных звезд. Меньше чем через миллион лет она взорвется, также превратившись в черную дыру.

Если система при взрыве не распадется, здесь останется пара черных дыр, водящих хоровод вокруг друг друга, который станет мощным источником гравитационных волн. В конце концов, спустя несколько миллиардов лет, две дыры сольются, и гравитационно-волновой «вопль» от такого слияния должно быть хорошо слышно на Земле. Если, конечно, здесь еще останутся приборы, способные слушать эту космическую какофонию.

Третий – лишний?

Однако если перспективы гравитационно-волновой астрономии туманны, то теориям астрономии обычной новый объект дает серьезную поддержку. Вторая самая тяжелая черная дыра звездных масс находится, как и следует из ее названия, в галактике NGC 300. И это как раз небольшая спиральная галактика в группе созвездия Скульптора. А в звездах, которые ее составляют, как раз наблюдается недостаток тяжелых элементов!

Что касается самой-самой массивной черной дыры звездных масс, известной на сегодня, то и она лежит в галактике-карлике. Это объект IC10 X-1 из галактики IC10, которая находится в 2 миллионах световых лет от нас в направлении на созвездие Кассиопеи. Масса IC10 X-1 измерена лучше, и составляет 23 (плюс-минус две) массы Солнца. И эта галактика, как и большинство карликов, тоже бедна тяжелыми элементами. Совпадение?

Если верить популярной поговорке, «один раз – случайность, два – совпадение», но три-то – уж точно система. И третий объект, подтверждающий правило, у ученых тоже есть. Это объект NGC 1313 X-2 из галактики NGC 1313 на расстоянии 15 миллионов световых лет от нас в направлении на южное созвездие Сетки. В статье, принятой к публикации в том же MNRAS одновременно с работой группы Краутера, астрономы Алессандро Патруно и Лука Цампьери из Университета Амстердама и Обсерватории Падуи оценивают массу черной дыры здесь минимум в 20 масс Солнца. И NGC 1313 – тоже бедный металлами карлик, по виду весьма похожий на Большое Магелланово Облако, спутник Млечного Пути.

Впрочем, эта оценка – теоретическая, предостерегают ученые. Они просчитали различные варианты эволюции двойных звезд и получили, что лишь пара яркой звезды с очень массивной черной дырой может выглядеть так, как NGC 1313 X-2. Доверять ли таким подсчетам, судить специалистам. Кроме того, NGC 1313 X-2 относится к классу сверхъярких рентгеновских источников, и ее масса может на деле составить даже не 20, а все 100 масс Солнца. Такое значение уже лишает черную дыру статуса «звездной», переводя ее в класс черных дыр промежуточных масс; их происхождение пока туманно.