Астрономы с помощью телескопа «Хаббл» обнаружили в центре шарового скопления NGC 6397 концентрацию небольших черных дыр.

Шаровые скопления — это звездные скопления, содержащее большое число тесно связанных гравитацией и обращающихся вокруг галактического центра звезд. Эти системы обычно очень старые — шаровое скопление NGC 6397 имеет возраст, практически равный возрасту Вселенной. Оно находится на расстоянии 7800 световых лет, что делает его одним из самых близких к Земле шаровых скоплений. Из-за его очень плотного ядра NGC 6397 известно как скопление со сжатым ядром.

Изначально астрономы думали, что в этом шаровом скоплении находится черная дыра промежуточной массы, что-то среднее между сверхмассивными черными дырами (во много миллионов раз больше массы Солнца) и черными дырами звездной массы (в несколько раз больше массы нашего Солнца), которые образуются после коллапса одиночной массивной звезды.

Однако астрономы выяснили, что масса в ядре шарового скопления не является «точечной». Исследователи изучили скорости звезд в этом скоплении, чтобы определить распределение общей массы видимых звезд и черных дыр. Чем больше масса в определенном месте скопления, тем быстрее там движутся звезды.

Анализ показал, что орбиты звезд в шаровом скоплении близки к случайным, а не систематически круглые или вытянутые. Наличие систематических орбит указывало бы на существование центра тяготения. Исследователи пришли к выводу, что невидимый компонент может состоять только из остатков массивных звезд (белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр).

Остатки звезд постепенно скапливались в центре под гравитационным взаимодействием с близлежащими менее массивными звездами. Так называемое «динамическое трение» привело к тому, что более тяжелые звезды оказались в ядре скопления, тогда как звезды с меньшей массой отошли к его периферии.

Опираясь на теорию звездной эволюции, ученые сделали вывод, что большая часть невидимой массы приходится на черные дыры.

Астрономы отмечают, что это открытие может подтверждать, что слияния черных дыр в шаровых скоплениях могут быть источником гравитационных волн, колеблющихся в пространстве-времени. Подобные явления могут быть обнаружены с помощью лазерной интерферометрической обсерватории гравитационных волн.

Ранее ученые предположили, что во Вселенной могут существовать «невероятно большие черные дыры», или SLAB (stupendously large black holes) с массой большей даже, чем у сверхмассивных черных дыр. Они отмечают, что такие SLAB могли образоваться в ранней Вселенной задолго до появления галактик. Поскольку «изначальные» черные дыры не образуются из коллапсирующей звезды, их диапазон масс может быть очень широк, включая очень маленькие и невероятно большие черные дыры.