Недавнее открытие астрономов системы тройных черных дыр изменило представления о процессе их формирования. Исследование, проведенное группой ученых под руководством Кевина Берджа из Массачусетского технологического института, подтвердило существование уникальной звездной системы V404 Cygni, которая включает в себя черную дыру и две звезды-компаньона.

Система V404 Cygni расположена на расстоянии около 8000 световых лет от Земли и представляет собой рентгеновскую двойную черную дыру, которая ранее была хорошо изучена. Однако глубокий анализ показал, что она на самом деле является частью тройной системы. Ученые обнаружили, что одна из звезд вращается вокруг черной дыры с периодом всего 6,5 земных суток, в то время как третья звезда делает полный оборот за 70 000 лет. Это открытие стало результатом долгосрочных наблюдений, проведенных с использованием космического телескопа Gaia, который отслеживает движение миллиардов звезд в нашей галактике.

Интересно, что традиционно черные дыры формируются в результате мощных взрывов сверхновых, однако в данном случае черная дыра, по всей видимости, возникла в результате более мягкого процесса, известного как «прямой коллапс». Это открытие ставит под сомнение существующие теории о том, как образуются черные дыры, и предполагает, что некоторые из них могут формироваться без значительного «натального толчка», который обычно выбрасывает окружающие звезды из системы. Бердж подчеркивает, что наличие внешней звезды в системе удивительно, так как она должна была бы быть выброшена в процессе образования черной дыры.

Ученые провели симуляции, чтобы выяснить, как могла сохраниться эта звезда. Результаты показали, что для существования такой тройной системы черная дыра, вероятно, образовалась в результате прямого коллапса, что является редким явлением. В ходе симуляций команда варьировала количество высвобождаемой энергии и направление, в котором она выбрасывалась, чтобы понять, как такая система могла сохранить свою структуру. Большинство симуляций указывали на то, что прямой коллапс был наиболее вероятным сценарием.

Также команда исследователей определила возраст системы, основываясь на эволюции внешней звезды, которая сейчас превращается в красного гиганта. Этот процесс происходит, когда звезды выходят из фазы главной последовательности и начинают расширяться до размеров, в 100 раз превышающих их первоначальную ширину. Это позволяет предположить, что вся система может быть примерно 4 миллиарда лет. Это открытие дает возможность астрономам лучше понять эволюцию черных дыр и их взаимодействие с окружающими звездами. Кроме того, исследование V404 Cygni открывает новые горизонты в понимании динамики звездных систем. Ученые предполагают, что наличие тройных систем может быть более распространенным, чем считалось ранее.

В будущем команда планирует продолжить исследования, чтобы определить, как выглядит орбита внешнего компаньона и существуют ли другие подобные системы. Бердж отмечает, что один из самых больших вопросов заключается в том, какова форма орбиты внешней звезды — круговая или эксцентричная. Для этого ученые намерены использовать инструмент под названием GRAVITY на Европейском очень большом телескопе (VLT).