Черные дыры кажутся слишком недружелюбными объектами, чтобы водить компанию. Однако это нередко происходит, и их спутниками становятся звезды, вынужденные время от времени делиться своим материалом с ненасытным товарищем. Однако в Млечном пути были найдены и равноправные пары – две черные дыры внутри звездного скопления. Безусловно, присутствие такой экстравагантной парочки оказывает решающее влияние на судьбу скопления. «До этого открытия в звездных скопления Млечного пути не было известно ни одной черной дыры, так что находка даже одинокой дыры была бы удивительной», – говорит первый автор публикации исследования Джей Страдер, сотрудник Университета штата Мичиган.

В центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра с массой до миллиардов солнечных. Но небольшие дыры – намного более частое явление. Это в особенности относится к дырам звездной массы, образовавшимся при взрыве очень тяжелой звезды сверхновой. Поэтому такие дыры стоит особенно пристально искать в звездных скоплениях. Здесь плотность материи выше, идет активное звездообразование, а значит, велика вероятность появления звезды-гиганта, которая быстро расходует свое топливо и взрывается. Однако не стоит думать, что так они и продолжают существовать в скоплении. Из-за гравитационного притяжения дыры постепенно приближаются к его центру, где возмущения, создаваемыми ими для орбит конкурентов, приводят к выбросу большой части, если не всех, кроме одной, черных дыр из скопления. Но этого еще не произошло в скоплении М22, расположенном на расстоянии 10600 световых лет от нас в созвездии Стрельца. Это одно из самых ярких звездных скоплений, видимых на ночном небе, оно содержит почти миллион звезд.

Нежданная находка

«В полной противоположности тому, что мы думали, звездные скопления могут оказаться лучшими местами для поиска черных дыр, а отнюдь не худшими, – говорит Страдер. – В М22 может найтись еще больше черных дыр, если у них нет аккреционных дисков, которые давно бы их выдали. По нашим оценкам, в этом скоплении может существовать от 5 до 100 черных дыр». В случае наличия у черной дыры аккреционного диска ее легко найти по свечению этого диска. У двух  дыр скопления М22 таких дисков нет – слишком малы, не положено. Но обе, названные M22-VLA1 и M22-VLA2 (найдены при помощи Very Large Array – Очень большого интерферометра, работающего в радиодиапазоне), являются частями двойных систем. Именно у своих товарищей-звезд черные дыры крадут материю, которая время от времени перетекает к дыре, создавая небольшой аккреционный диск. Их свечение и выдало две небольшие дыры. Их яркость указала и на массы обеих дыр – в пределах 10-20 солнечных.

«Интересным аспектом этой работы является как раз то, что черные дыры были найдены при помощи радиоизлучения, – говорит Страдер. – Все остальные черные дыры звездной массы в нашей галактике были открыты при помощи рентгеновского излучения. Я думаю, причиной отсутствия рентгеновского излучения этих дыр является то, что они поглощают не очень много материала, так что у них нет горячих аккреционных дисков, сияющих в рентгеновском и оптическом диапазонах. Если это так, то радионаблюдения и дальше будут хорошим способом поиска небольших черных дыр». Две рассматриваемые черные дыры, правда, были найдены случайно. Астрономы на самом деле искали не маленькие, а средние черные дыры, массы которых находятся в пределах сотен тысяч солнечных масс.  «Мы не нашли того, что искали, но при этом обнаружили что-то не менее интересное – две маленькие дыры», – говорит участница исследования Лаура Чомук. Выходит, механизм выброса черных дыр из звездных скоплений отнюдь не так эффективен. Видимо, если черных дыр в скоплении несколько, его можно вообще не принимать во внимание. Для того, чтобы проверить эти предположения, необходимо разработать модели, которые будут учитывать новые данные о M22-VLA1 и M22-VLA2.

Выводы

Последствия существования нескольких черных дыр в одном звездном скоплении могут быть серьезны. Черные дыры могут нагревать окружающее их пространство, взаимодействуя со звездами и передавая им энергию. Если две дыры окажутся слишком близко друг к другу, температура может повыситься значительно, что замедлит звездообразование – для него нужен холодный газ, молекулы которого не имеют тенденции носиться по Вселенной с большой скоростью, а вместо этого склонны к оседлости. При этом сами дыры могут продолжить мирное сосуществование, могут поспорить за место в скоплении, пытаясь выкинуть конкурента или вовсе слиться, образовав более крупную дыру. «Любой из этих сценариев возможен и зависит от разных условий, в частности, от наличия других черных дыр, – говорит Страдер. – Все же наиболее вероятной остается вариант, при котором одна из двойных систем звезд окажется выкинутой из скопления. Но это может случиться через миллиарды лет». Большое количество одновременно находящихся в скоплении черных дыр при этом, по мнению Страдера, маловероятно. Дело во многом заключается во времени наблюдения. Если скопление молодое, как в случае М22, в нем может быть много молодых черных дыр, но со временем звездообразование ослабится, приток дыр уменьшится, и а старые будут постепенно выбрасываться. Ну и самый неудачный вариант для судьбы дыр в скоплениях – ошибка в наблюдениях. Существует небольшая вероятность того, что две наблюдавшиеся дыры на самом деле являются далекими фоновыми галактиками. «Мы можем проверить это утверждение при помощи наблюдения движения обоих объектов по звездному небу, – поясняет Страдер. – Если это объекты скопления, они должны двигаться быстро, и это легко увидеть, и такая работа уже проделана для некоторых звезд скопления. Если же это далекие галактики, то они будут практически неподвижны на звездном небе, во всяком случае, человеку за время его жизни этого не заметить. Поэтому мы запросили дополнительное наблюдательное время на телескопе, и если мы получим это время, то в течение года ответим на вопрос». Кроме этого, команда планирует применить тот же метод наблюдений в радиодиапазоне для поиска других черных дыр в Млечном пути.