Все черные дыры, обнаруженные в настоящее время, делятся на две категории: черные дыры превосходящие по весу Солнце от пяти до нескольких десятков раз и так называемые сверхмассивные черные дыры, в миллионы раз превосходящие Солнце по массе. При этом, ученым ни разу не удавалось найти черные дыры «средних» размеров.
В астрономии их называют черными дырами средней массы (IMBHs), эти объекты теоретически весят от 100 до 10 000 солнечных масс. Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CFA) и Университета Квинсленда считают, что они нашли такую черную дыру весом около 2200 Солнц, по их мнению, она находится в центре звездного скопления, известного как 47 Tucanae.
«Мы хотим найти черные дыры средней массы, потому что они являются недостающим звеном между малыми и сверхмассивными черными дырами», — говорит Бюлент Кизилтан, ведущий автор исследования: «Возможно, именно они переросли в те гигантские черные дыры, которые сейчас мы видим в центрах галактик».
Расположенное примерно в 13 000 световых лет от Земли скопление 47 Tucanae ранее было отсканировано, и тогда там никакой черной дыры ученые не обнаружили, но это могло произойти из-за особенностей черной дыры и скопления. Одним из наиболее распространенных методов обнаружения черных дыр является изучение Х-излучения, испускаемого перегретой материей, окружающей аккреционный диск, когда черная дыра поглощает звезды или газ. Но без газов потенциально существующая в центре 47 Tucanae черная дыра остается практически невидимой. Другой способ обнаружения черных дыр заключается в изучении гравитационного воздействия черной дыры на звезды, вращающиеся по орбите. Но 47 Tucanae — очень плотное скопление, миллионы звезд здесь сосредоточены в относительно небольшом пространстве около 120 световых лет в поперечнике, что сильно осложняет наблюдение за движением отдельных звезд.
Поэтому вместо того, чтобы наблюдать за звездами по отдельности, ученые изучили их поведение в целом. Была разработана компьютерная модель скопления, которая показала, что в случае существования черной дыры, крупные звезды будут смещаться в направлении центра, где черная дыра увеличит их скорость. Сравнивая компьютерное моделирование и наблюдения, исследователи обнаружили, что 47 Tucanae ведет себя в соответствии с этой моделью.
Дополнительным доказательством существования IMBH в центре 47 Tucanae следует из расположения пульсаров в кластере. По мнению ученых, если бы в 47 Tucanae не было черной дыры, то пульсары находились бы ближе к центру скопления.
