В 2020 году группа астрономов под руководством специалистов из Европейской южной обсерватории (ESO) сообщила об обнаружении ближайшей к Земле чёрной дыры, расположенной на расстоянии всего в 1000 световых лет от нас в системе звезды HR 6819. Однако результаты этой работы были поставлены под сомнение другими исследователями, в том числе международной группой, аффилированной с Католическим университетом в Лёвене (KU Leuven), в Бельгии. В новой статье обе группы, объединившись друг с другом, сообщают, что на деле в HR 6819 никакой чёрной дыры нет – это “вампирическая” двойная звёздная система, находящаяся на редкой и кратковременной стадии своей эволюции.
Исходное исследование системы HR 6819 привлекло внимание как прессы, так и учёных. Главный автор этой работы, работающий в Чили астроном ESO Томас Ривиниус (Thomas Rivinius), не был удивлён прохладным приёмом, оказанным астрономическим сообществом открытию его группой чёрной дыры. “Это не только нормально – результаты просто должны критически исследоваться, тем более результаты, попадающие в газетные заголовки”, – говорит он.
Ривиниус и его коллеги были убеждены, что данные, полученные ими на 2,2-метровом телескопе MPG/ESO, наилучшим образом объясняются, если считать HR 6819 тройной звёздной системой, в которой одна звезда обращается вокруг чёрной дыры за 40 дней, а другая находится на гораздо более широкой орбите. Но в исследовании, выполненном Юлией Боденштайнер (Julia Bodensteiner), в то время студенткой-докторантом Католического университета в Лёвене (Бельгия), была предложена другая интерпретация тех же данных: в системе HR 6819 могло быть лишь две звезды на 40-дневной орбите, и никакой чёрной дыры. Этот альтернативный сценарий требовал, чтобы одна из звезд была “раздета”, то есть в прошлом отдала большую часть своей массы звезде-компаньону.
“Мы до предела исчерпали имевшиеся данные, поэтому, чтобы выбрать между сценариями, предложенными этими двумя группами, нам пришлось обратиться к иной наблюдательной стратегии”, – говорит исследовательница из Католического университета в Лёвене Абигайль Фрост (Abigail Frost), руководившая новым исследованием, результаты которого публикуются сегодня в журнале Astronomy & Astrophysics.
Чтобы разгадать эту загадку, обе группы объединились для совместной работы с целью получить новые, более чёткие данные по системе HR 6819 на Очень Большом телескопе ESO (VLT) и Очень Большом телескопе-интерферометре (VLTI). “VLTI был единственным инструментом, который мог бы дать нам решающие данные, необходимые для того, чтобы выбрать между двумя объяснениями”, – говорит Дитрих Бааде (Dietrich Baade), член авторского коллектива как оригинального исследования HR 6819, так и новой статьи в Astronomy & Astrophysics. «Так как не было никакого смысла в том, чтобы дважды заказывать время для одной и той же наблюдательной программы, мы предложили группе Лёвенского университета объединить наши усилия.” Объединённые ресурсы и знания обеих групп и позволили выяснить истинную природу системы.
“Сценарии, между которыми мы выбирали, были вполне ясными, очень разными и легко различимыми при использовании правильного инструментария”, – говорит Ривиниус. “Мы сходились в том, что в системе два источника света; вопрос был только в том, находятся ли они на тесно расположенных орбитах, как этого требовал сценарий «раздетой» звезды, или далеко друг от друга, что соответствовало сценарию с чёрной дырой.”
Чтобы выбрать из этих двух предположений, астрономы воспользовались как приёмником GRAVITY на VLTI, так и многоэлементным спектрографом MUSE на VLT ESO.
“Наблюдения на MUSE подтвердили отсутствие яркого компаньона на широкой орбите, а высокое пространственное разрешение приёмника GRAVITY позволило зарегистрировать два ярких источника, разделённых всего одной третью расстояния между Землёй и Солнцем”, – говорит Фрост. “Эти данные и оказались последним элементом мозаики, позволив нам заключить, что HR 6819 – двойная система без чёрной дыры.”
«Лучший момент нашей нынешней интерпретации в том, что мы застали эту двойную систему вскоре после того, как одна из звёзд всосала в себя атмосферу звезды-компаньона. В тесных двойных системах это обычное явление, называемое иногда в прессе “звёздным вампиризмом””, – рассказывает Боденштайнер, теперь стипендиат ESO в Германии и автор новой работы. “Из-за того, что звезда-донор потеряла часть своего вещества, «звезда-вампир» стала вращаться быстрее.”
«Оказаться свидетелями такой непосредственно следующей за взаимодействием фазы крайне трудно из-за её кратковременности”, – добавляет Фрост. «Это и делает наши исследования системы HR 6819 такими интересными – двойная представляет собой идеальный объект для изучения влияния «вампиризма» на эволюцию массивных звёзд, а затем и возникновения связанных с этим процессом явлений, в том числе гравитационных волн и мощных взрывов сверхновых.”
Сейчас участники новой объединённой группы «Leuven-ESO» планируют отслеживать состояние HR 6819 более пристально, используя для этого приёмник GRAVITY на VLTI. Учёные будут вести длительные совместные исследования системы, чтобы лучше понять её эволюцию, ввести ограничения на её свойства, и использовать полученные знания для изучения других двойных систем.
А в отношении поиска чёрных дыр группа сохраняет оптимизм.
“Чёрные дыры звёздных масс остаются трудноуловимыми по своей природе”, – говорит Ривиниус. “Но порядковые оценки показывают, что только в Млечном Пути их от нескольких десятков миллионов до сотен миллионов”, – добавляет Бааде. Открытие их астрономами – только вопрос времени.
Больше информации о обо всем, что происходит, на нашем тг-канале OpenDubna https://t.me/opendubna.