Художественное изображение двойной звездной системы G3425, включающее видимого красного гиганта и невидимую черную дыру малой массы. Фото предоставлено: Ван Сун
Китайские исследователи обнаружили многообещающую черную дыру с разницей масс, используя методы лучевой скорости и астрометрии. Исследование было опубликовано 10 сентября в журнале Nature Astronomy и проведено командой под руководством доктора Келли. Ван Сун, научный сотрудник Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук (NAOC).
За последние шесть десятилетий ученые открыли с помощью рентгеновских методов два десятка черных дыр звездной массы. Распределение масс этих черных дыр, которое в основном составляет от 5 до 25 солнечных масс, показывает отсутствие черных дыр с массами от 3 до 5 солнечных масс.
Разрыв в массах может возникнуть благодаря специальным механизмам во время взрывов сверхновых, которые предотвращают образование черных дыр в этом диапазоне масс. Но это также может быть связано с ошибками наблюдения, поскольку двойные звезды с черными дырами меньшей массы легче разрушаются в результате родовых толчков во время взрывов сверхновых и, следовательно, их труднее обнаружить.
Хотя недавние наблюдения гравитационных волн, проведенные Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией, показали существование компактных объектов внутри этой массы, вопрос о том, могут ли черные дыры малой массы существовать в двойных звездах, остается спорным. Предполагалось, что такая система не взаимодействует между собой, не излучает рентгеновские лучи и ее можно искать методами лучевой скорости и астрометрии.
Используя данные спектроскопии Многообъектного оптоволоконного спектроскопического телескопа большой площади неба (LAMOST) и данные астрометрии Gaia, это исследование провело поиск двойных звезд с компактными компонентами.
Исследователи обнаружили темный объект малой массы в двойной звездной системе G3425. Видимая звезда представляет собой красный гигант с массой около 2,7 солнечных масс, тогда как масса темного объекта составляет около 3,6 солнечных масс, колеблясь от 3,1 до 4,4 солнечных масс. Помимо красного гиганта, нет никакого светового вклада от какого-либо другого компонента системы, что доказывает, что темный компаньон представляет собой черную дыру, масса которой находится в пределах массовой щели.
В частности, G3425 представляет собой широкую двойную звездную систему с орбитальным периодом около 880 дней и почти нулевым эксцентриситетом. Исследователи сочли трудным объяснить ее образование обычными процессами эволюции двойных звезд. Следовательно, формирование этой удивительно широкой орбиты бросает вызов современным теориям эволюции двойных звезд и взрывов сверхновых.
Исследование показывает, что сочетание лучевой скорости и астрометрии может эффективно обнаруживать тихие компактные объекты в двойных звездных системах. Эта удивительная система убедительно свидетельствует о существовании двойных звездных систем с черными дырами малой массы и может дать новое понимание формирования и эволюции двойных звездных систем.
Информация от: Китайской академией наук
