Черные дыры промежуточной массы — те самые «недостающие звенья» между компактными объектами звездных масштабов и сверхмассивными монстрами в центрах галактик — упорно не желают показываться астрономам. А ведь именно в шаровых звездных скоплениях, плотных и древних роях светил за пределами галактического диска, их надеялись отыскать в первую очередь. Увы, новое исследование мичиганских ученых, кажется, ставит на этих ожиданиях жирный крест.

Обманутые надежды шарового скопления

В центре внимания оказался объект RZ2109 — шаровое скопление, удаленное от нас на 50 световых лет. Ранее наблюдения в рентгеновском диапазоне уже выдали его секрет: внутри скрывается активная черная дыра, окруженная аккреционным диском. Вещество, падающее в гравитационную бездну, разгоняется до колоссальных скоростей и испускает мощное электромагнитное излучение — именно оно и служит «визитной карточкой» подобных объектов.

Используя спектрограф обсерватории Кека на Гавайях, команда из Мичиганского государственного университета получила спектр излучения и смогла оценить массу дыры. Результат ошеломил: всего около десяти солнечных масс. Это типичная черная дыра звездной массы — продукт гравитационного коллапса массивной звезды. Подобные объекты уже удавалось взвешивать с высокой точностью, например, звезда описала круг и взвесила чёрную дыру в центре Млечного Пути. Никакого намека на «промежуточного» гиганта в тысячу солнц.

Логика исследователей проста и убийственна. Если бы в RZ2109 существовала еще одна черная дыра — пусть даже неактивная, невидимая для телескопов, но промежуточной массы, — она бы уже давно поглотила своего скромного соседа. Раз тот до сих пор цел и активно излучает, значит, второго монстра в скоплении попросту нет.

Звездные против сверхмассивных: где же середина?

До сих пор астрономы уверенно выделяли лишь два класса черных дыр. Первый — дыры звездной массы, от единиц до десятков солнечных, рождающиеся при коллапсе ядер массивных звезд. Второй — сверхмассивные черные дыры, чья масса достигает десятков тысяч, а то и миллионов солнечных, и которые обитают в центрах большинства галактик. Сценарий, по которому дыры звездной массы, поглощая материю, постепенно «набирают вес» и превращаются в сверхмассивные, выглядит стройно, но упирается в одну проблему: никто ни разу не видел переходных форм. Косвенно на сложность такого роста указывают и наблюдения: две чёрные дыры столкнулись 12 млрд лет назад, но даже такие слияния не объясняют появление сверхмассивных монстров. Кандидаты в черные дыры промежуточной массы (примерно в тысячу солнечных) время от времени появляются в научной литературе, но ни один из них не подтвержден окончательно.

Отсутствие таких объектов в шаровых скоплениях — особенно чувствительный удар. Считалось, что именно здесь, в тесном окружении миллионов звезд, у черных дыр больше шансов сливаться и расти. Теперь же мичиганские астрономы предлагают перенести поиски в другие регионы — в граничные области галактик. Возможно, именно там, вдали от звездной толчеи, прячутся неуловимые промежуточные дыры.

Невидимки, которые не хотят взрослеть

Почему это важно? Потому что без промежуточного звена вся картина эволюции черных дыр остается гипотетической. Мы знаем начальную точку — коллапс звезды, и конечную — монстра в центре галактики, но путь между ними теряется в темноте. Если промежуточных дыр действительно нет в шаровых скоплениях, значит, механизм роста гораздо сложнее, чем простое «поедание» соседей.

Возможно, сверхмассивные дыры формируются иначе — скажем, из гигантских газовых облаков на заре Вселенной, минуя стадию промежуточной массы. Некоторые гипотезы идут ещё дальше, предполагая, что черные дыры старше Вселенной и могли пережить Большое сжатие. Или же они растут эпизодически, в редких и катастрофических событиях, которые почти не оставляют следов. Как бы то ни было, RZ2109 преподнесло астрономам урок скромности: природа не обязана соответствовать нашим ожиданиям, и искать иголку в стоге сена порой приходится совсем не там, где светлее.

Пока же черные дыры промежуточной массы остаются призраками — мы верим, что они существуют, но ни разу не видели их в лицо. И, судя по всему, ближайшие поиски придется вести на окраинах галактик, где темнота еще гуще, а загадок — только прибавится.