Астрономи відкрили третій компонент у системі з чорною дірою

Астрономи з’ясували, що мікроквазар V404 Лебедя, що містить чорну діру зоряної маси, є складною потрійною системою, що проливає світло на сценарії утворення та еволюції подібних структур.

Мікроквазар V404 Лебедя – один із найбільш досліджених об’єктів, що містить чорну діру, яка разом з помаранчевим карликом утворює подвійну систему. За попередніми спостереженнями об’єкт вважали подвійною системою, але останні дослідження виявили наявність третьої зірки на відстані понад 3,5 тисячі астрономічних одиниць від чорної діри, що вказує на ієрархічно потрійну структуру. Спостереження проводилися за допомогою даних космічних телескопів Gaia і «Габбл» та низки наземних телескопів, включно з VLT і «Джеміні».

Важливим етапом у вивченні цієї системи став аналіз швидкості чорної діри. Вчені дійшли висновку, що при формуванні чорної діри зоряної маси вона, імовірно, не зазнала значного поштовху, як це часто трапляється з нейтронними зірками, які отримують швидкість під час народження через вибух наднової. Вважається, що чорна діра у V404 Лебедя виникла внаслідок майже повного гравітаційного колапсу масивної зірки без значної втрати маси та швидкості, що обумовило стабільність потрійної системи.

Сценарій еволюції системи пропонує дві можливі гіпотези. Одна з них припускає, що третинна зірка спочатку перебувала на широкій орбіті навколо подвійної системи, і після гравітаційного колапсу масивної зірки ця орбіта залишилася стабільною. Друга гіпотеза пояснює близьке розташування чорної діри та зірки-компаньйона ефектом Лідова-Козаї, при якому гравітаційний вплив третьої зірки з часом призводить до поступового зближення компонентів у внутрішній частині системи.

За розрахунками дослідників, протягом еволюції чорна діра могла поглинути близько 0,5–0,7 маси зірки-компаньйона, що сприяло виникненню акреційного диска навколо неї. Активність чорної діри у V404 Лебедя спостерігали як яскраві спалахи рентгенівського та гамма-випромінювання. Такий акреційний диск є ознакою процесів поглинання речовини, що збагачують чорну діру та визначають її поведінкові характеристики.

Аналіз динаміки системи дозволив виключити можливість її формування в щільному середовищі, такому як кульові скупчення або центральна зона Чумацького Шляху. Також малоймовірно, що третинний компонент був захоплений ззовні. Ймовірніше, що він формувався як частина первинної системи і зберіг свою орбіту завдяки мінімальному поштовху при формуванні чорної діри.

Дослідження еволюційних процесів V404 Лебедя надає унікальні можливості для розуміння формування та еволюції подібних потрійних систем з чорною дірою.