Астрономы обнаружили ближайшую к Земле черную дыру Gaia BH1, которая в десять раз больше Солнца и находится на расстоянии 1600 световых лет в направлении созвездия Змееносца. Она располагается в три раза ближе к Солнечной системе, чем предыдущий рекордсмен — рентгеновская двойная V616 Единорога. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Исследователи провели наблюдения за двойной системой с невидимым компонентом с помощью телескопа Gemini North (Гавайи) Обсерватории Джемини. Астрометрические данные, собранные космическим кораблем Gaia, показали, что солнцеподобная звезда в этой системе испытывает на себе воздействие объекта очень большой массы, что позволило определить объект в качестве кандидата в черные дыры.
Данные спектроскопии показали, что все световое излучение от системы исходит только от видимой звезды. Моделирование, учитывающее лучевые скорости и данные астрометрии, позволило точно определить массу невидимого компонента, которая равна 9,62 плюс-минус 0,18 массы Солнца. Спектроскопическая орбита, то есть орбита, определенная из измеренных лучевых скоростей по смещениям доплеровских линий в спектре, накладывает нижнюю границу массы в пять масс Солнца. Если бы невидимый компонент был звездой, то в этом случае он был бы в 500 раз ярче всей системы. Как пишут авторы, нет правдоподобного сценария, который объяснял бы орбиту видимого компонента иначе, а не присутствием черной дыры.
Период вращения звезда вокруг черной дыры составляет 185,6 дня, что больше, чем у любой известной подобной системы. Высокая металличность, то есть содержание элементов тяжелее гелия, у солнцеподобной звезды, а также расположение в тонком галактическом диске Млечного Пути и низкий эксцентриситет широкой орбиты указывают, что система возникла со слабым толчком при вспышке сверхновой и не могла отлететь далеко. Однако неизвестно, как именно она образовалась.
Звезда-предшественник черной дыры должна была быть в 20 раз массивнее Солнца и всего через несколько миллионов лет после рождения превратилась бы в сверхгиганта, поглотив нынешнего компаньона. Неясно, каким образом, солнцеподобная звезда могла бы пережить этот эпизод, если бы она изначально принадлежала двойной системе. Теоретические модели, допускающие выживание звезды, предсказывают гораздо более вытянутую орбиту, чем та, что наблюдается в настоящее время. Как пишут ученые, возможно, что ранее двойная система была тройной либо образовалась путем захвата черной дырой соседней звезды в рассеянном скоплении.