Тайны Мироздания. Охота на призраков космоса

Астрономы решили поискать другие одиночны чёрные дыры звёздной массы (то есть тех, что остались после коллапса очень массивных звёзд) в нашей галактике. Хоть это достаточно сложно, но они нашли их. Почему такие объекты сложнее найти? Одиночные чёрные дыры не излучают сами по себе — мы замечаем их только по гравитационному влиянию на соседние звёзды или по аккреции вещества, если есть компаньон. Поэтому до недавнего времени их было мало известно, и открытие близких кандидатов — результат развития наблюдательных технологий. 
В частности работа с 2013 по 2025 год на гало-орбите вокруг точки Лагранжа L2 в системе Солнце—Земля (примерно в 1,5 млн км от Земли) телескопа оптического диапазона "Gaia", созданного Европейским космическим агентством (ЕКА), позволила обнаружить три двойных системы с чёрными дырами: Gaia BH1, BH2, BH3.
Gaia BH1 в созвездии Змееносца — примерно 1560 световых лет от нас. Это двойная система: звезда солнечного типа. По массе она примерно равна Солнцу (0,93 массы Солнца), по радиусу тоже близка (0,99 радиуса Солнца). Температура поверхности — около 5850 К.  Масса невидимого компаньона оценивается примерно в 10 солнечных. Для такой массы радиус Шварцшильда (условный «размер» горизонта событий) составляет около 28 километров. Орбитальный период около 185 дней. Астрономы поняли, что там чёрная дыра, изучая колебания орбиты звезды с помощью данных телескопа Gaia и последующих наблюдений на телескопе Gemini North. В отличие от многих других чёрных дыр в двойных системах, которые ярко светят в рентгеновском диапазоне из-за падающего на них вещества, Gaia BH1 «спит». Нет ни диска, ни релятивистских джетов. Есть гипотеза, что данная система могла сформироваться в тройной звёздной системе. Изначально были три звезды. Внутренняя пара со временем слилась, образовав более массивный объект. Позже, после взрыва сверхновой и с учётом «пинка», эта пара могла стать той двойной системой, которую мы видим сейчас.
Gaia BH2. Расположена дальше — около 3800 световых лет, в созвездии Центавра. Масса чёрной дыры — примерно 8,94 массы Солнца. Здесь компаньоном выступает красный гигант. Период орбиты около 3,5 лет. Звезда-компаньон: масса около 1,17 массы Солнца, радиус примерно 8,6 радиуса Солнца, температура около 4604 К. Учёные предполагают, что такая система могла сформироваться не через обычный сценарий с общей оболочкой, а в результате динамического захвата в открытом скоплении. 
Gaia BH3. Обнаружена в апреле 2024 года. Находится примерно в 1926 световых годах, в созвездии Орла. Это самая массивная из трёх: около 32,7 массы Солнца. Компаньон — очень старая, бедная металлами звезда из гало Галактики. Открытие особенно ценно: до этого столь массивные чёрные дыры звёздной массы находили в основном по гравитационным волнам в далёких галактиках, а Gaia BH3 стала первым подобным «местным» экземпляром. При этом все три системы «спящие» — чёрная дыра не аккрецирует вещество в заметных количествах, нет яркого рентгеновского излучения.
Учёные продолжают анализировать данные Gaia и надеются найти ещё десятки подобных пар. В общем, три найденные системы — это как три ключа. Они помогают лучше понять, как рождаются чёрные дыры, как устроены двойные системы и какими ещё способами мы можем изучать тайные уголки Вселенной.
Телескоп Gaia помог и в поиске экзопланет: он также, как и при поиске ЧД, фиксировал микроскопические колебания звёзд, вызванные гравитацией планет на широких орбитах. Этот подход называется астрометрией. С его помощью были обнаружены экзопланеты: Gaia-1b, Gaia-2b, Gaia-3b, Gaia-4b — это газовые гиганты («горячие юпитеры») с массами Юпитера от 0,77 до 12, в составе атмосферы которых учёные нашли признаки таких молекул, как водород (H;), гелий (He), а также соединения вроде метана (CH;) и водяного пара (H;O).
Вклад телескопа Gaia в астрономию огромен. С его помощью удалось проследить динамику звёздных потоков и обнаружить следы древних столкновений галактик, а также составлены каталоги с координатами, параллаксами, лучевыми скоростями, яркостью и другими параметрами для более чем 1,8 миллиарда объектов.