По оценкам астрофизиков, в нашей галактике может существовать до одного миллиарда чёрных дыр, большинство из которых образуют двойные системы — с другой звездой или с ещё одной чёрной дырой. Такие пары обычно можно обнаружить по поведению видимого компаньона или по гравитационным волнам. Но одиночные чёрные дыры, не имеющие спутников, крайне сложно выявить. И вот впервые учёным удалось это сделать.
От момента первого наблюдения объекта в 2011 году до публикации финальных результатов в журнале The Astrophysical Journal прошло 14 лет. Для подтверждения открытия исследователи подняли архивные данные 16 телескопов и на протяжении шести лет наблюдали за объектом с помощью космического телескопа «Хаббл». На ранних этапах существовала вероятность, что объект может быть нейтронной звездой — столь же невидимой в оптическом диапазоне, как и чёрная дыра. Однако после длительных исследований было установлено: это действительно первая в истории зафиксированная одиночная чёрная дыра звёздной массы.
Согласно итоговым данным, чёрная дыра движется по Млечному Пути со скоростью около 51 км/с, её масса составляет около 7,15 масс Солнца, а расстояние до неё — примерно 4958 световых лет. И самое важное — она абсолютно одинока, что, по мнению учёных, крайне редкое явление.
Открытие стало возможным благодаря эффекту микролинзирования. Сильная гравитация чёрной дыры искажала свет далёкой фоновой звезды, вызывая постепенное усиление её яркости, а затем ослабление. Кроме того, гравитационное поле изменяло видимое положение звезды на небе. Однако наблюдения осложнялись — рядом находился яркий источник света, создававший значительный шум в данных. Проверка и анализ спектрограмм заняли многие годы и потребовали привлечения архивных наблюдений 16 наземных обсерваторий.
Решающими стали данные, полученные с космических телескопов «Хаббл» и «Гайя». Объект микролинзирования OGLE-2011-BLG-0462 был расположен на расстоянии 5153 световых лет, а невидимый объект, усиливший его свет в течение 270 дней, был окончательно классифицирован как чёрная дыра звёздной массы (на представленных изображениях сама дыра, разумеется, не видна).
«Наш пересмотренный анализ с учётом дополнительных наблюдений “Хаббла” и обновлённой фотометрии приводит к более точным результатам, полностью согласующимся с нашими предыдущими выводами о природе объекта», — отмечают авторы исследования.
Дополнительный поиск в окрестностях объекта на расстоянии до 2000 а.е. не выявил никаких компаньонов массой выше 0,2 массы Солнца, что позволило окончательно подтвердить одиночный характер чёрной дыры. Она одиноко движется сквозь галактику и теоретически способна в будущем стать неожиданной угрозой для объектов, которые могут встретиться на её пути.