Ученые НАСА определили самую маленькую, самую легкую из найденных черных дыр
Новый легкий рекордсмен в 3,8 раза больше массы нашего Солнца и составляет всего 24 километра в диаметре.
«Эта черная дыра действительно расширяет границы, - сказал руководитель исследовательской группы Николай Шапошников из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. - Многие годы астрономы хотели узнать наименьший возможный размер черной дыры, и эта «малышка» сможет помочь ответить на этот вопрос ".
Черная дыра с малой массой находится в двойной системе нашей галактики, известной как XTE J1650-500 в созвездии Ара в южном полушарии. Спутник НАСА Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE) обнаружил эту систему в 2001 году, и вскоре астрономы поняли, что эта система содержит относительно легкую черную дыру. Но масса черной дыры никогда точно не измерялась.
Черные дыры не могут быть замечены, но они идентифицированы по активности вокруг них, что также помогает астрономам оценить размер области внутри активности, и сколько массы должно быть в этой ограниченной области, чтобы генерировать всю окружающую активность. В частности, астрономы могут взвешивать черные дыры, используя соотношение между видимым размером черной дыры и рентгеновскими лучами.
По мере того как газ накапливается у черной дыры, он «становится очень плотным и перегруженным», как пробка, сказал Шапошников на пресс-конференции, объявивший об обнаружении. «Так что материя должна буквально втиснуться в черную дыру».
По мере сжатия газ нагревается и излучает рентгеновские лучи. Интенсивность рентгеновских колебаний в картине повторяется в течение почти регулярного интервала. Астрономы долго подозревали, что частота этого сигнала, называемого квазипериодическим колебанием, или QPO, зависит от массы черной дыры.
По мере того, как черная дыра становится больше, зона закрученного газа выталкивается дальше, поэтому QPO медленно отлетает. Но для более мелких черных дыр газ находится ближе, и QPO течет быстро.
Шапошников и его коллега Лев Титарчук из Университета Джорджа Мейсона использовали этот метод для «взвешивания» XTE J1650-500 и обнаружили массу в 3,8 солнц. Это значение значительно ниже, чем у предыдущего рекордсмена GRO 1655-40, который наклоняет весы около 6,3 солнц.
Это новое измерение массы могло бы помочь пролить свет на то, какой будет самая маленькая звезда, создавшая чёрную дыру. Астрономы знают, что какой-то неизвестный критический порог, возможно, между 1,7 и 2,7 солнечных масс, отмечает границу между звездой, которая генерирует черную дыру после своей смерти, и звездой, которая создаёт нейтронную звезду.
«Этот новый результат приближает нас к теоретически предсказанному пределу», - сказал Шапошников.
Знание этой границы поможет ученым понять поведение вещества, когда оно сокращается до необычайно высоких плотностей.
«Вопрос о массах черных дыр беспокоит нас уже более десяти лет, - говорит астрофизик Вики Калогера из Северо-Западного университета, который не участвовала в исследовании, но была на пресс-конференции. Ученые предсказали, что в нижней части диапазона масс должно быть больше черных дыр, чем определили астрономы, поэтому это исследование помогает прояснить некоторую путаницу, поскольку там были эти легкие черные дыры, добавила она.
Калогерадид предостерегает, что метод, используемый Шапошниковым и Титарчуком, не является основным способом измерения масс черных дыр, но отметила, что их измерения масс других черных дыр хорошо согласуются с результатами стандартного метода.
Шапошников и Титарчук представили свои результаты 31 марта на заседании Отдела астрофизики высоких энергий Американского астрономического общества в Лос-Анджелесе.
По материалам space.com