Знайдено кращий доказ існування невловимих середньо-розмірних чорних дір

Астрономи знайшли найкращого кандидата на винуватця космічного вбивства: чорну діру невловимого класу, відомого як "чорні діри проміжної маси", яка розкрила своє існування, розірвавши заблукалу зірку, що пролетіла занадто близько.

Про це розповідають в НАСА.

Маючи масу, що в 50 000 разів перевищує масу нашого Сонця, чорна діра менша, ніж надмасивні чорні діри (з масою мільйони чи мільярди сонячних мас), які знаходяться в ядрах великих галактик, але більша, ніж чорні діри зоряної маси, утворені в результаті колапсу масивних зірок.

Ці так звані чорні діри з проміжною масою (ЧДПМ) – довгоочікувана «відсутня ланка» в еволюції чорних дір. Незважаючи на те, що було кілька інших кандидатів на ЧДПМ, дослідники вважають ці нові спостереження найбільш переконливими доказами існування середньо-розмірних чорних дір у Всесвіті.

Щоб вловити космічного звіра, знадобилося поєднання потужностей двох рентгенівських обсерваторій з гострим зором космічного телескопа Хаббла.

"Чорні діри проміжної маси є вкрай невловимими об'єктами, тому дуже важливо ретельно розглянути та виключити альтернативні пояснення для кожного кандидата. Саме це Хаббл дозволив нам зробити для нашого кандидата", - сказав Даченг Лін з Університету Нового Гемпширу, головний слідчий у дослідженні, результати якого були опубліковані 31 березня в «Astrophysical Journal Letters».

Розповідь про відкриття читається як оповідання про Шерлока Холмса, включаючи в себе кропітку покрокову вибудову справи, необхідну для того, щоб зловити злочинця.

Новини за подібною темою:

		У ранньому Всесвіті знайдено чорну діру, що поглинає матерію набагато швидше, ніж теоретично можливо
		Чорна діра знищує зорю та вже взялася за іншу
		Коливання Марса може бути ознакою темної матерії, говориться в дослідженні

Лін та його команда використовували Хаббл для відслідковування результатів, отриманих з Рентгенівської обсерваторії Чандра та Рентгенівської багато-дзеркальної місії  (XMM-Newton). У 2006 році ці супутники виявили потужний спалах рентгенівських променів, але не змогли визначити, походить він із середині або ззовні нашої галактики. Дослідники пояснили це тим, що зірка, підійшовши занадто близько до гравітаційно потужного компактного об'єкту, такого як чорна діра, була розірвана на шматки.

Дивно, але джерело рентгенівського випромінювання, назване 3XMM J215022.4?055108, не було розташоване в центрі галактики, де зазвичай знаходяться масивні чорні діри. Це породило сподівання на те, що винуватцем є ЧДПМ, але спочатку слід було виключити ще одне можливе джерело рентгенівського спалаху: нейтронну зірку у нашій власній галактиці Чумацький Шлях, яка охолоджується після нагрівання до дуже високої температури. Нейтронні зірки – це розчавлені залишки зірок, що вибухнули.

Хаббл був направлений на джерело рентгенівських променів на визначення його точного місцезнаходження. Глибока зйомка з високою роздільною здатністю надає вагомі докази того, що рентгенівські промені виходили не з ізольованого джерела в нашій галактиці, а від віддаленого, щільного зіркового скупчення на околиці іншої галактики - саме з такого типу місця, де астрономи очікують знайти ЧДПМ. Попередні дослідження Хаббла показали, що маса чорної діри в центрі галактики пропорційна центральній опуклості цієї галактики. Іншими словами, чим масивніша галактика, тим масивніша її чорна діра. Тому, зоряне скупчення, в якому знаходиться 3XMM J215022.4?055108, може бути позбавленою ядра карликовою галактикою меншої маси, яка була гравітаційно та припливно порушена завдяки тісній взаємодії зі своєю поточною, більшою галактою-господарем.

ЧДПМ було особливо важко знайти, оскільки вони менші та менш активні, ніж надмасивні чорні діри; вони не мають легкодоступних джерел палива, а також сильного гравітаційного тяжіння для залучення зірок та іншого космічного матеріалу, який міг би викликати яскраві рентгенівські світіння. Астрономам, по суті, доводиться ловити ЧДПМ "на гарячому", під час пожирання ними зірок. Лін та його колеги прочесали архів даних XMM-Newton, шукаючи в сотнях тисяч спостережень, щоб знайти одного кандидата на ЧДПМ.

Рентгенівське сяйво від подрібненої зірки дозволило астрономам оцінити масу чорної діри в 50 000 сонячних мас. Масу ЧДПМ оцінювали, ґрунтуючись як на рентгенівській світності, так і спектральній формі. "Це набагато надійніше, ніж використання лише рентгенівської світимості, як це було зроблено раніше для попередніх кандидатів на ЧДПМ, - каже Лін. - Причина, за якою ми можемо використовувати спектральні пристосування для оцінки маси ЧДПМ для нашого об'єкта, полягає в тому, що його спектральна еволюція показала, що він знаходився в тепловому спектральному стані - стані, який зазвичай видимий і добре зрозумілий при акреції чорних дір зоряної маси".

Цей об'єкт не перший, який вважається ймовірним кандидатом на чорну діру середньої маси. У 2009 році Хаббл об'єднався з обсерваторією Свіфта та XMM-Newton щоб визначити, що інтерпритується як ЧДПМ, зване HLX-1, розташоване у біля краю галактики ESO 243-49. Воно також знаходиться в центрі молодого, масивного скупчення блакитних зірок, яке може бути позбавленою ядра карликовою галактикою. Рентгенівські промені надходять з розпеченого акреційного диска навколо чорної діри. "Основна відмінність полягає в тому, що наш об'єкт розриває зірку на частини, надаючи вагомі докази того, що це масивна чорна діра, а не чорна діра зоряної маси, як люди часто переймаються за попередніх кандидатів, включаючи HLX-1", - сказав Лін.

Знаходження цієї ЧДПМ відкриває двері перед можливістю виявлення ще багатьох, що ховаються непоміченими у темряві, очікуючи, що їх викриє зірка, яка проходить занадто близько. Лін планує продовжити свою кропітку детективну роботу, використовуючи методи, які його команда довела своєю успішністю. Багато питань залишається без відповіді. Чи виростає надмасивна чорна діра від ЧДПМ? Як формуються самі ЧДПМ? Чи щільні зоряні скупчення є їх улюбленою домівкою?

Читайте ще цікаві новини про космос.

• Чорні діри