Используя космический телескоп «Hubble», астрономы получили самые убедительные на сегодня доказательства существования во Вселенной черных дыр средней массы, обнаружив одну из них внутри плотного звездного скопления. Об удивительном открытии сообщается в журнале Astrophysical Journal Letters.
«Черные дыры средней массы являются крайне трудноуловимыми и трудноидентифицируемыми объектами, поэтому очень важно тщательно проанализировать и исключить альтернативные объяснения для каждого кандидата. В данном случае «Hubble» помог нам в этом», – рассказывает Дачен Ли, ведущий автор исследования из Университета Нью-Гемпшира (США).
Черные дыры средней массы являются «недостающим звеном» в моделях эволюции этих гравитационных монстров. Они меньше сверхмассивных черных дыр, которые располагаются в центрах крупных галактик, но больше черных дыр звездной массы, образующихся в результате коллапса массивных звезд.
В 2006 году спутники NASA «Chandra» и ESA «XMM-Newton» зафиксировали мощную вспышку рентгеновского излучения, источником которого, по мнению астрономов, являлось взаимодействие звезды с компактным объектом, обладающим мощнейшей гравитацией. При этом было неясно, где произошло событие – внутри или за пределами Млечного Пути.
«Удивительно, но сигналы брали свое начало не в центре какой-либо галактики, где обычно находятся массивные черные дыры и в окрестностях которых такие события не редкость. Это вселило надежду на то, что мы напали на след черной дыры средней массы», – пояснили авторы исследования.
Но впереди предстояла большая работа: сначала нужно было исключить еще один возможный источник рентгеновской вспышки – нейтронную звезду в Млечном Пути, которая остыла после нагревания до очень высокой температуры.
Для этого астрономы направили на источник рентгеновского излучения «Hubble», чтобы определить его точное местоположение. В результате снимки с высоким разрешением подтвердили, что сигналы пришли не от изолированного объекта в Млечном Пути, а из плотного звездного скопления на окраине далекой галактики – как раз из того места, где астрономы ожидали найти доказательства существования черных дыр средней массы.
Предыдущие исследования показали: чем массивнее галактика, тем массивнее черная дыра в ее центре. Следовательно, полученный результат предполагает, что звездное скопление, в котором находится источник, может быть урезанным ядром бывшей карликовой галактики, которая была поглощена и разрушена его текущей крупной хозяйкой.
Черные дыры средней массы чрезвычайно трудно обнаружить, так как они меньше и менее активны, чем их сверхмассивные аналоги. У них нет легкодоступных источников вещества, и они не обладают достаточно сильным гравитационным притяжением, чтобы постоянно захватывать звезды и испускать раскрывающее их рентгеновское излучение. Поэтому единственный способ найти их – застать с поличным в момент крайне редкого акта уничтожения светила, что и удалось сделать в данном случае.
«Черные дыры – одни из самых экстремальных сред, о которых мы знаем, поэтому они являются природной лабораторией для испытания законов физики и нашего понимания того, как устроена Вселенная. Изучение происхождения и эволюции черных дыр промежуточной массы, наконец, даст нам ответ на вопрос, как появились сверхмассивные гравитационные монстры, которые располагаются в центрах больших галактик», – заключили авторы исследования.