Икс-ММ Ньютон обнаружил новый тип черных дыр

Новости Европейского Космического Агенства
1 июля 2009 года

При помощи рентгеновской обсерватории ЕКА Икс-ММ Ньютон астрономы открыли черную дыру массой более 500 солнечных - недостающее звено между более легкими массами в несколько звездных, и сверхмассивными черными дырами. Это открытие отмечает новый класс черных дыр, который так долго искали - черные дыры промежуточной массы.

Открытие было сделано международной командой исследователей под руководством Шона Фарелла (Sean Farrell ) из центра Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements, который теперь базируется в Университете Лечестера.

Долгое время были известны два типа черные дыр - звездной массы (от трех до 20 раз массивнее солнца) и сверхмассивные черные дыры (от нескольких миллионов до сотен тысяч миллионов масс солнца). Вследствие большого зазора между этими двумя крайними значениями, ученые долго делали предположения о существовании третьего, промежуточного класса черных дыр, с массами в сотни и сотни тысяч масс солнца.

Но до сих пор ученые не могли подтвердить, что этот иллюзорный, призрачный класс действительно существует.

Команда Фаррела анализировала архивные данные, полученные телескопом Икс-ММ Ньютон, в поисках нейтронных звезд и белых карликов, когда она наткнулась на необычный объект, который наблюдался 23 ноября 2004 года.

Названный HLX-1 (Рентгеновский источник 1 со сверхсветимостью) находится во внешних пределах галактики ESO 243-49, на расстоянии приблизительно 290 миллионов световых лет от Земли. Если он действительно находится в этой удаленной галактике, HLX-1 необычно ярок в рентгеновских лучах, достигая светимости в 260 миллионов раз выше светимости Солнца.

Анализируя свет, испускаемый HLX-1, команда обнаружила, что его рентгеновский спектр не соответствует ни одному известному объекту, кроме черной дыры. Измеренная оптическая яркость была слишком мала, чтобы находиться в пределах нашей Галактики, а недостаток радио или оптического излучения в дополнение к рентгеновскому спектру показывает, что это вряд ли галактика на заднем плане.

Это означает, что источник рентгеновского излучения должен находиться в ESO 243-49. Его положение слишком далеко от центра галактики, чтобы быть сверхмассивной черной дырой, и он слишком ярок в рентгеновских лучах, чтобы быть черной дырой звездной массы, подпитываемой на максимуме.

Команда использовала Икс-ММ Ньютон еще раз, 28 ноября 2008 года, чтобы подтвердить, что это одиночный астрономический объект, а не скопление нескольких более тусклых источников.

Сравнивая два этих наблюдения, они обнаружили, что спектр рентгеновских лучей от HLX-1 сильно меняется во времени, из чего заключили, что это должен быть один объект. Они открыли, что единственная возможность объяснить его интенсивную светимость - предположить, что в HLX-1 находится черная дыра массой более 500 солнечных. Ни одно другое физическое объяснение не подходит.

Несмотря на то, что было известно несколько кандидатов на черные дыры промежуточной массы, описываемых другими теориями, этот объект выделяется своей более чем в 10 раз большей светимостью. Поэтому у команды было лучшая возможность обнаружить черную дыру промежуточной массы.

Черные дыры звездной массы - это останки массивных звезд, как образуются сверхмассивные черные дыры, еще неизвестно. Один из возможных сценариев говорит о слиянии черных дыр промежуточной массы. Для подтверждения этой теории необходимо для начала доказать существование таких объектов.

Поэтому так важны открытия Икс-ММ Ньютона для понимания того, как образовались сверхмассивные черные дыры - такие, как черная дыра в центре нашей Галактики.

Команда планирует дальнейшие наблюдения в рентгеновском, ультрафиолетовом, оптическом, инфракрасном диапазонах, а также в радиоволнах, в ближайшем будущем, для лучшего понимания этого уникального объекта и его окружения.

Комментарий доктора Майкла: и вот еще один удивительный прорыв науки последних лет! Как-то традиционно считалось, что де, вот, теория предсказывает существование черных дыр непрерывного диапазона масс - от микроскопических до сверхмассивных. И, если, микроскопические черные дыры должны были исчезнуть вследствие известного механизма "квантового испарения", то малые, средние и большие должны спокойно существовать в окружающей нас Вселенной. Но почему-то, со времени открытия первой черной дыры в Лебеде, все они были или малыми (порядка звездных масс) или сверхбольшими (миллионы и сотни миллионов масс солнца). Рекбус, понимаешь? Кроксворд, как говорил классик. Вот теперь мы случайно наткнулись на дыру средней массы. Вполне вероятно, что теперь подобные объекты посыпятся как из рога изобилия...

Изображение сверху, на самом деле, не снимок. Объект (синяя яркая точка слева вверху от центра галактики ESO 243-49), просто дорисован художником. В действительности, он виден только в рентгеновских лучах...

Credits: Heidi Sagerud