Новое исследование, проведённое командой учёных из университета Суррея (University of Surrey), опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показывает, что в шаровом скоплении звёзд могут находиться несколько сотен чёрных дыр, что до недавнего времени считалось невозможным.
Шаровые скопления представляют собой группы звёзд, вращающиеся вокруг центра галактики, например такой, как наша галактика Млечный путь. Используя передовое компьютерное моделирование, команда из университета Суррея смогла обнаружить в шаровом скоплении, известном как NGC 6101, прежде невидимые объекты — из чего был сделан вывод о существовании в нём чёрных дыр. Эти чёрные дыры в несколько раз больше, чем Солнце, и образовались в результате гравитационного коллапса массивных звёзд. Ранее считалось, что такие чёрные дыры почти все будут выброшены из их родительского скопления взрывом сверхновой.
«Чёрные дыры невозможно увидеть с помощью телескопа, потому что их не может покинуть ни один фотон, — пояснил ведущий автор Миклош Пьютен (Miklos Peuten) из университета Суррея. — Чтобы найти их, мы ищем признаки гравитационного воздействия чёрных дыр на их окружение. Используя наблюдения и моделирование, мы способны обнаружить ориентиры, указывающие их местонахождение, и «увидеть» невидимое».
Лишь недавно, в 2013 году, астрофизики обнаружили отдельные чёрные дыры в шаровых скоплениях благодаря такому редкому явлению, как поглощение чёрной дырой вещества звезды-компаньона. Эта работа, поддержанная Европейским исследовательским советом (European Research Council), показала, что в NGC 6101 может быть несколько сотен чёрных дыр. Таким образом, она опровергает старые теории образования чёрных дыр.
Соавтор работы — профессор Марк Гилес (Mark Gieles) из университет Суррея продолжил: «Наша работа призвана помочь ответить на фундаментальные вопросы, связанные с динамикой звёзд и чёрных дыр, а также недавно обнаруженных гравитационных волн. Гравитационные волны испускаются, когда сливаются две чёрные дыры, и, если наша интерпретация верна, ядра некоторых шаровых скоплений могут находиться там, где происходят слияния чёрных дыр».
Исследователи решили изучить это конкретное древнее шаровое скопление из-за его недавно открытого своеобразного состава, указывающего на то, что оно может отличаться от других скоплений. По сравнению с другими шаровыми скоплениями NGC 6101 выглядит динамически молодым, что контрастирует с возрастом отдельных звёзд. Кроме того, скопление кажется раздутым, с ядром, содержащим мало видимых звёзд.
Команда смоделировала каждую отдельную звезду и каждую чёрную дыру в скоплении и их поведение. Моделирование показало, как эволюционировало скопление NGC 6101 на протяжении всех тринадцати миллиардов лет жизни. Появилась возможность заметить влияние большого числа чёрных дыр на видимые звёзды и воспроизвести наблюдения за NGC 6101. Таким образом, исследователи показали, что причиной необъяснимой динамической молодости очевидно является большая популяция чёрных дыр.
«Это захватывающее исследование, поскольку мы смогли теоретически наблюдать картину целой популяции чёрных дыр с помощью компьютерного моделирования. Результаты показывают, что шаровые скопления, такие как NGC 6101, всегда считавшиеся скучными, на самом деле одни из самых интересных. Возможно, каждое из них скрывает сотни чёрных дыр. Это поможет нам найти больше чёрных дыр в других шаровых скоплениях во Вселенной», — заключил Пьютен.
