Новые данные, полученные космическим телескопом Хаббл, дают наиболее убедительные доказательства существования во Вселенной чёрных дыр средних размеров.
Наблюдения Хаббла подтверждают, что подобная чёрная дыра "промежуточной массы" находится внутри плотного звёздного скопления.
Чёрные дыры средней массы (ЧДСМ) являются давно искомым "недостающим звеном" в эволюции чёрных дыр. На сегодняшний день было найдено ещё несколько кандидатов в ЧДСМ.
Они меньше, чем сверхмассивные чёрные дыры, расположенные в ядрах крупных галактик, но больше, чем чёрные дыры звёздных масс, образованные в результате коллапса массивных звёзд.
Выявленная чёрная дыра более чем в 50000 раз превышает массу нашего Солнца.
ЧДСМ довольно сложно обнаружить.
"Черные дыры средней массы - это неуловимые объекты, и поэтому крайне важно тщательно рассмотреть и исключить альтернативные объяснения для каждого кандидата. Благодаря Хабблу, мы смогли это сделать для нашего кандидата", - говорит главный исследователь Дачен Линь из Университета Нью-Гэмпшира.
Линь и его команда использовали Хаббл вместе с орбитальной рентгеновской обсерваторией Чандра и рентгеновским многозеркальным телескопом XMM-Newton, который оснащён тремя мощными рентгеновскими телескопами и оптическим монитором с возможностью длительных непрерывных экспозиций, обеспечивающих высокочувствительные наблюдения.
"Дополнительные рентгеновские наблюдения позволили нам определить общую выработку энергии, - сообщает член команды Натали Уэбб из Университета Тулузы во Франции. - Это помогает нам установить тип звезды, которая была разрушена чёрной дырой".
В 2006 году указанные астрономические спутники обнаружили мощную вспышку рентгеновского излучения, но было неясно, откуда оно исходит - из нашей галактики или извне.
Исследователи связывают вспышку с разрываемой на части звездой, опасно приблизившейся к компактному объекту с мощной гравитацией, подобному чёрной дыре.
Удивительно, но источник рентгеновского излучения, получивший название 3XMM J215022. 4-055108, был расположен не в центре галактики, где обычно находятся массивные чёрные дыры.
Это вселило надежду, что виновником вспышки была ЧДСМ, но следовало исключить другой возможный источник рентгеновской вспышки: нейтронную звезду в нашей родной галактике Млечный Путь, остывающую после нагрева до очень высоких температур.
Нейтронные звёзды представляют собой чрезвычайно плотные остатки взорвавшихся звёзд.
Чтобы определить точное местоположение источника рентгеновского излучения, на него нацелили объективы Хаббла.
Глубокие снимки с высоким разрешением подтвердили, что рентгеновские лучи исходили не от изолированного источника в нашей галактике, а из отдалённого плотного звёздного скопления на окраине другой галактики - именно в таком месте астрономы ожидали найти доказательства существования ЧДСМ.
Предыдущие исследования Хаббла показали, что чем массивнее галактика, тем массивнее и её черная дыра.
Следовательно, новые наблюдения предполагают, что звёздное скопление, в котором находится 3XMM J215022.4;055108, может быть уменьшенным ядром маломассивной карликовой галактики, которая была разрушена гравитационными и приливными силами в результате тесного взаимодействия с её нынешней более крупной галактикой-хозяином.
ЧДСМ особенно трудно обнаружить, потому что они меньше размером и не такие активные, как сверхмассивные чёрные дыры; у них нет легкодоступных источников топлива, а также достаточно сильной гравитации, чтобы постоянно втягивать звёзды и другой космический материал, а потому отсутствует интенсивное свечение в рентгеновском диапазоне.
Поэтому астрономам приходится ловить ЧДСМ с поличным в ходе относительно редкого акта поглощения звезды.
Линь и его коллеги изучили архив данных телескопа XMM-Newton, проанализировав сотни тысяч источников, чтобы найти убедительные доказательства для этого единственного кандидата в чёрные дыры средней массы. Обнаруженное рентгеновское свечение разрываемой звезды позволило астрономам оценить массу чёрной дыры.
Подтверждение существования одной ЧДСМ открывает дверь к возможности того, что многие другие чёрные дыры скрыты во тьме до тех пор, пока их не выдаст звезда, проходящая слишком близко. Линь планирует продолжить эту кропотливую детективную работу, используя вполне успешные методы его команды.
"Изучение происхождения и эволюции чёрных дыр промежуточной массы в конечном итоге даст ответ на вопрос о том, как появились сверхмассивные чёрные дыры, которые мы наблюдаем в центрах массивных галактик", - добавила Уэбб.
Чёрные дыры представляют собой одну из самых экстремальных сред, предполагаемых людьми, и поэтому они являются испытательным полигоном для законов физики и нашего понимания устройства Вселенной.
Может ли ЧДСМ вырасти в сверхмассивную чёрную дыру? Как формируются чёрные дыры средней массы? Являются ли плотные звёздные скопления их любимым местом обитания?
После уверенного решения одной загадки Линь и другие астрономы понимают, что у них много других интересных вопросов для изучения.
Результаты исследований опубликованы в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal Letters) и являются результатом работы программы HST GO-15441.
Источник: https:// www.spacetelescope.org/ news/ heic2005/