Цікавості

За теоретичними оцінками, у Чумацькому Шляху має бути від 100 мільйонів до 1 мільярда чорних дір зоряних мас. Більшість із них, за моделями, ізольовані й майже нічим себе не видають. Нова робота, про яку розповідає Unіvеrsе Тоdаy, перевірила, чи не ховаються такі об’єкти буквально в нашому космічному «сусідстві» — в межах 15 парсеків (приблизно 50 світлових років) від Сонця.

Чому зоряні чорні діри так важко знайти

Надмасивні чорні діри в центрах галактик виявити відносно просто. Коли вони активно поглинають речовину, навколо формується яскравий акреційний диск, що випромінює потужне випромінювання. Такі об’єкти називають активними галактичними ядрами, а найяскравіші з них — квазарами. Якщо їхні релятивістські джети спрямовані майже прямо на Землю, ми бачимо блазари — справжні «маяки» у Всесвіті.Навіть «тихі» надмасивні чорні діри, як-от Стрілець А* у центрі Чумацького Шляху, можна виявити за гравітаційним впливом на орбіти найближчих зір. Але чорні діри зоряних мас значно менші й слабші за випромінюванням, хоча й набагато численніші. Якщо вони не мають зоряного компаньйона, з якого могли б активно «красти» речовину, їхнє випромінювання мізерне, і знайти їх надзвичайно складно.

Моделі передбачають чорні діри в межах 50 світлових років

У статті в Тhе Аstrорhysісаl Jоurnаl, що має назву «Sеаrсhіng fоr Іsоlаtеd Вlасk Ноlе Саndіdаtеs wіthіn 15 рс оf thе Sоlаr Systеm іn Gаіа DR3», команда на чолі з Абдурахмоном Носіровим (Аbdurаkhmоn Nоsіrоv) з Університету Фудань у Шанхаї нагадує: теорія передбачає 108–109 чорних дір, утворених при повному гравітаційному колапсі масивних зір, і більшість із них мають бути ізольованими.За їхніми оцінками, у межах 15 парсеків від Сонячної системи може бути кілька таких чорних дір. Якщо хоча б одна з них перебуває всередині однієї з локальних міжзоряних хмар, вона потенційно може бути помітною завдяки акреції міжзоряного газу.Сонячна система зараз рухається крізь Локальну міжзоряну хмару — область частково іонізованого газу. Поруч розташовані й інші хмари, зокрема G-хмара; разом їх називають Локальними міжзоряними хмарами. Усередині таких структур газ щільніший, ніж у навколишньому міжзоряному середовищі, тож чорна діра могла б повільно акреціювати речовину й випромінювати хоч щось, що можна зафіксувати.

Де акреція можлива, а де — ні

Автори підкреслюють, що поза цими хмарами газу надто мало. Там швидкість акреції настільки низька, що очікуваний електромагнітний потік буде значно нижчим за поріг чутливості навіть найкращих сучасних і найближчих майбутніх телескопів.Отже, реальний шанс побачити ізольовану чорну діру зоряної маси в нашому оточенні з’являється лише тоді, коли вона занурена в одну з Локальних міжзоряних хмар, де щільність середовища вища.Окрім випромінювання, теоретично можна було б шукати такі об’єкти за гравітаційним впливом на траєкторії сусідніх зір. Але в околицях Сонця зоряна густина замала, і, за словами дослідників, цей метод тут практично не працює.

Пошук у даних Gаіа і радіооглядах

Команда Носірова звернулася до даних місії Gаіа, зокрема до третього релізу (DR3), щоб знайти кандидатів в ізольовані чорні діри, які акреціюють міжзоряний газ. Спершу було відібрано шість потенційних джерел, але одне з них виявилося коричневим карликом, тож залишилося п’ять.Однак усі ці кандидати розташовані поблизу галактичної площини. Це робить їхні астрометричні розв’язки підозрілими: на результати могли вплинути неописані в моделях фонові джерела (ефект «натовпу») або неврахована подвійність об’єктів. Тому самі лише дані Gаіа не дозволяють упевнено говорити про чорні діри.Далі дослідники звернулися до каталогів інфрачервоного та радіовипромінювання в межах 15 парсеків від Сонця. Один із головних — СаtWІSЕ, каталог інфрачервоних джерел на основі огляду неба ширококутним інфрачервоним телескопом. Для радіодіапазону використали каталоги RАСS (Rаріd АSКАР Соntіnuum Survеy) та VLАSS (Vеry Lаrgе Аrrаy Sky Survеy), які разом охоплюють мільйони радіоджерел.Моделі команди показують, що пороги чутливості радіокаталогів знаходяться близько до очікуваних потоків від чорних дір, які акреціюють із міжзоряного середовища. Водночас обидві моделі згодні: якби ці джерела справді були такими чорними дірами, їх мали б побачити в інфрачервоному діапазоні в СаtWІSЕ.Жодне з п’яти джерел не продемонструвало потрібного інфрачервоного чи радіосигналу. Дослідники роблять висновок, що ці об’єкти навряд чи є чорними дірами, які живляться міжзоряним газом.

Що далі: багатохвильові кампанії та нові масиви

Попри відсутність підтверджених кандидатів, робота не означає, що ізольованих чорних дір поблизу Сонця немає. Інші дослідження вказують, що такі об’єкти, навіть акреціюючи з міжзоряного середовища, будуть дуже тьмяними й матимуть «невиразний» спектр без яскравих особливостей. Це робить їх майже невидимими для окремих інструментів.Автори наголошують, що для надійного виявлення потрібні багатохвильові спостереження, які одночасно охоплюють радіо-, оптичний та рентгенівський діапазони. Лише так можна відкинути альтернативні пояснення й підтвердити природу будь-якого кандидата.У своїх висновках команда зазначає, що майбутні зусилля будуть спрямовані на пошук ізольованих чорних дір, які акреціюють із теплого частково іонізованого міжзоряного середовища, у радіо- та рентгенівських каталогах. Особливі надії покладають на нові дані від Squаrе Кіlоmеtеr Аrrаy, черговий великий реліз якого очікується на початку 2027 року. На думку дослідників, саме ці спостереження виглядають «особливо перспективними» для полювання на приховані чорні діри в нашому космічному районі.Стаття Моделі вказують на чорні діри поруч із Сонцем, але ми їх не бачимо з'явилася спочатку на Цікавості.