По Галактике могут летать сотни чёрных дыр массой в тысячи солнечных

В нашей Галактике могут находиться сотни массивных чёрных дыр, выброшенных из шаровых звёздных скоплений. Согласно расчётам Келли Холли-Бокелманн и её коллег из университетов американских штатов Пенсильвания и Мичиган, большая часть шаровых скоплений теряет чёрные дыры массой больше тысячи масс Солнца в ходе своей эволюции.

Астрономам хорошо известны два вида чёрных дыр – чёрные дыры звёздных масс, возникающие в конце эволюции массивных звёзд, и сверхмассивные чёрные дыры, массой в миллионы и миллиарды солнечных масс, вырастающие в центрах крупных галактик. В шаровых звёздных скоплениях – компактных агрегатах из сотен тысяч и миллионов звёзд – могли бы образовываться чёрные дыры массой в сотни и тысячи солнечных за счёт слияния чёрных дыр звёздных масс. Благодаря большой плотности звёзд здесь этот процесс мог бы идти очень эффективно, однако, несмотря на косвенные свидетельства их существования в Галактике, чётких указаний на их присутствие в шаровых скоплениях нет.

Холли-Бокелманн и её коллеги считают, что причиной этого может быть то обстоятельство, что чёрные дыры выбрасываются из скоплений в процессе своего роста. Дело в том, что при слиянии этих областей сильнейшего искривления пространства-времени излучаются гравитационные волны, которые уносят значительный импульс и энергию. Если этот процесс происходит несимметрично – например, при слиянии чёрных дыр, моменты вращения которых сильно отличаются, – образовавшаяся при слиянии более массивная чёрная дыра получает большую отдачу. Подсчитать её стало возможным лишь сейчас за счёт значительного развития вычислительных мощностей и появления новых методик таких вычислений.

Расчёты других групп показали, что отдача в некоторых реалистичных случаях может достигать 4 тысяч километров в секунду; такой скорости достаточно для того, чтобы выбросить чёрную дыру не только за пределы любого шарового скопления, но и всего Млечного пути и Местной группы галактик. Как правило, скорости в десятки раз меньше, но и их достаточно, уверены американские астрономы, чтобы от 80% до 97% всех шаровых скоплений – в зависимости от модели популяции чёрных дыр звёздных масс – теряли свои чёрные дыры промежуточных масс ещё до того момента, как они наберут массу в тысячу солнечных.

Заметить такие чёрные дыры будет крайне сложно: чтобы чёрная дыра проявилась, необходимо, чтобы она могла интенсивно поглощать газ, который и будет светиться в процессе поглощения. Выброс чёрной дыры из скопления в случайном направлении делает маловероятным её встречу с большим облаком газа; кроме того, большая скорость делает менее эффективным захват вещества чёрной дырой. Поэтому многие такие чёрные дыры будут совершенно незаметными, пока не встретятся с плотным облаком газа. Некоторые астрономы полагают, что именно так и зажигаются ультраяркие рентгеновские источники (ULXs).

Тем не менее, землянам бояться рассекающих по Галактике чёрных дыр – даже массой в тысячи солнц – не стоит. Наша звёздная система достаточно протяжённа (порядка сотни тысяч световых лет в поперечнике), а число шаровых скоплений в ней достаточно невелико (несколько сотен), чтобы вероятность встречи чёрной дыры и Солнечной системы можно было считать пренебрежимо малой.