Найден объект промежуточной массы между нейтронной звездой и черной дырой

В конце своей жизни ядра сверхмассивных звезд коллапсируют, выделяя огромные количества энергии — такие события мы наблюдаем как вспышки сверхновых. Часть вещества погибших светил выбрасывается в окружающее пространство, а остатки сжимаются под действием сил собственной гравитации в сверхплотные объекты.

Точная судьба остатка сверхновой зависит от его массы. Если она не превышает определенного значения (предел Оппенгеймера-Волкова), то после вспышки остается нейтронная звезда. Если масса остатка превышает этот предел, вспышка сверхновой приводит к рождению черной дыры.

Но чему равен предел Оппенгеймера-Волкова? Данные наблюдений и результаты теоретического моделирования говорят о том, что его значение для невращающейся нейтронной звезды составляет 2,16 массы Солнца. Однако в реальности такие объекты вращаются с большой скоростью, что увеличивает значение предела примерно на 15%. Таким образом, в теории во Вселенной не должно существовать нейтронных звезд, масса которых превосходит солнечную в 2,5 раза. В свою очередь, астрономам пока не удалось найти черных дыр менее чем в пять раз тяжелее Солнца. Это порождает закономерный вопрос о существовании «промежуточных» тел с массами в диапазоне между 2,5 и 5 солнечных.

Недавно коллектив исследователей из гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и Virgo сообщил об открытии объекта, масса которого лежит в районе этого «разрыва». Он был обнаружен благодаря гравитационному всплеску GW190814, зарегистрированному в августе прошлого года. Анализ данных показал, что его породило слияние двух объектов, произошедшее на расстоянии около 800 млн световых лет от Млечного Пути. Первое тело было в 23 раза тяжелее Солнца и оно безусловно являлось черной дырой. Но астрономов куда больше заинтересовал второй объект. Имеющиеся данные говорят о том, что его масса в 2,6 раза превосходила солнечную.

По словам астрономов, пока они затрудняются дать точный ответ на вопрос о природе этого объекта. Его масса определенно выше современных прогнозов для максимальной массы нейтронных звезд. Таким образом, он может оказаться самой легкой из всех известных черных дыр.

Ученые надеются, что в будущем им удастся зарегистрировать аналогичные события, которые позволят пролить свет на природу подобных тел. По словам исследователей, они допускают, что наблюдаемый «разрыв» масс на самом деле объясняется ограниченными техническими возможностями и несовершенством имеющихся сенсоров, не позволяющими наблюдать популяцию сверхкомпактных объектов промежуточной массы.