Астрономы, наконец-то, обнаружили «недостающую» черную дыру среднего размера

Фото: ShutterStock
ГЛАВНАЯ / Новости науки

Москва, 22.05.2022, 16:57:35, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Черные дыры прячутся в темноте, не испуская никакой обнаруживаемой радиации, что делает их очень трудными для поиска. Один из способов обнаружить черную дыру – ждать, пока она не поглотит какой-нибудь объект. Таким образом удалось найти черную дыру «средней массы», которая являлась недостающим звеном в теории черных дыр.

Предполагалось, что колоссальная рентгеновская вспышка, наблюдавшаяся в 2006 году, была утечкой из черной дыры средней массы — в 50 000 раз больше массы Солнца — когда она разорвала и пожрала звезду. Устраняя основную конкурирующую гипотезу, исследователи теперь уверены, что они на правильном пути.

Черные дыры загадочны. Поскольку они не излучают свет, мы не можем их видеть, и мы должны измерить их свойства, основываясь на влиянии, которое они оказывают на окружающую их материю — будь то орбитальные объекты или ориентируясь на аккрецию, процесс, который генерирует много тепла и света.

Но черные дыры средней массы еще более таинственные. В то время, как астрономы обнаружили маленькие черные дыры (до 100 раз больше массы Солнца) и по-настоящему огромные сверхмассивные черные дыры (более чем в 100 000 раз больше массы Солнца), весь промежуточный класс оказался чрезвычайно неуловимым.

Существовали намеки на то, что черные дыры средней массы существуют, но недостаточно убедительные. Эта новая статья, по мнению ее авторов, пока является лучшим доказательством.

 

 

Поиск доказательства существования «средних» черных дыр

 

Это доказательство зависит от огромной рентгеновской вспышки, названной 3XMM J215022.4-055108 (или J2150-0551 для краткости). Хотя световое шоу шло уже три года, вспышка была впервые обнаружена в 2006 году двумя мощными рентгеновскими космическими телескопами — рентгеновской обсерваторией НАСА Chandra и рентгеновской многозеркальной миссией Европейского космического агентства (XMM-Newton).

В 2018 году физик и астроном Даченг Лин из Университета Нью-Гемпшира и его коллеги опубликовали статью, основанную на наблюдениях с этих телескопов. Они пришли к выводу, что вспышка, вероятно, была излучением, когда черная дыра средней массы поглотила звезду.

Теперь Лин и его команда получили и проанализировали новые наблюдения от XMM Newton и космического телескопа Hubble. И они более чем когда-либо уверены, что именно это вызвало вспышку.

 

«Черные дыры средней массы являются очень труднодостижимыми объектами, поэтому очень важно тщательно обдумать и исключить альтернативные объяснения для каждого кандидата», — сказал Лин. «Это то, что Hubble позволил нам сделать для нашего кандидата».

 

Одной из любопытных вещей в J2150-0551 было ее местоположение — не в центре галактики, где обычно вы найдете большие черные дыры, разрывающие звезды. Фактически, это, казалось, произошло от звездного скопления на окраине линзовидной галактики, удаленной на 800 миллионов световых лет.

Это согласуется с одной из моделей для черных дыр средней массы, которая также объясняет, почему их так сложно найти.

В статье 2004 года было высказано предположение, что гравитация плотного звездного скопления может привести к тому, что звезды внутри него упадут к центру скопления, образуя звезду, такую ​​же массивную, как тысячи Солнц. Эта звезда тогда разрушилось бы под ее собственным весом, формируя черную дыру промежуточной массы.

Но поскольку чрезвычайно трудно определить отдельные звезды за пределами Млечного пути, не говоря уже о том, чтобы отслеживать их орбиты, черные дыры за пределами Млечного пути обнаруживаются только тогда, когда в них активно падает материал, такой как звезда или газовое облако.

К тому времени, когда одно из этих звездных скоплений создало черную дыру, оно очистило бы область в пределах своего гравитационного охвата, а это значит, что в его окрестностях не осталось материала для его поглощения, за исключением редкой и случайной звезды. Это то, что, по мнению астрономов, вызвало J2150-0551.

И все еще оставалась возможность того, что J2150-0551 было чем-то другим — нейтронной звездой внутри Млечного Пути, которая остывала после нагревания во время аккреционного всплеска — вырывая материал из другой звезды. Но вспышка аккреции, достаточно большая для того, чтобы вызвать этот нагрев в нейтронной звезде, не была обнаружена при съемке всего неба.

Hubble наблюдал участок неба, на котором было замечено J2150-0551, чтобы получить глубокое изображение с высоким разрешением, чтобы подтвердить его местоположение. Эти наблюдения подтвердили, что рентгеновское свечение исходило не от Млечного Пути, а от звездного скопления на расстоянии 800 миллионов световых лет.

Тем временем XMM Newton получил больше рентгеновских наблюдений.

 

 

Выводы исследования

 

Эти наблюдения привели исследователей к выводу, что вспышка была вызвана черной дырой средней массы, когда она поглощала небольшую звезду главной последовательности около трети массы нашего Солнца и около 40 процентов его размера.

Они также обнаружили, что само звездное скопление может быть ядром карликовой галактики, лишенной большей части своего материала из-за гравитационных взаимодействий с большей галактикой, с которой она граничит.

Важно отметить, что обнаружение подтверждает, что звездные скопления, вращающиеся вокруг более массивных галактик, могут быть основным местом для обнаружения этих неуловимых черных дыр промежуточной массы.

 

Исследование было опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

Подпишись на канал FTimes в Яндекс.Дзен

Комментарии

Ваше мнение

Это интересно
Читайте также: