Ученые подтвердили существование черных дыр средней массы

m821

Группа ученых измерила массу объекта, который является представителем доселе не наблюдавшегося класса черных дыр.

На фото: Изображение галактики M82 (Сигара). Объект M82-X1 можно рассмотреть на врезке приблизительно на 2 часа от центра. Изображение: NASA/H. Feng et al.

Группа астрономов из Мерилендского университета в США измерила массу черной дыры M82-X1 в галактике Сигара в созвездии Большой Медведицы. Масса составила 428 ±105 масс Солнца. Из этого следует, что M82-X1 следует относить к черным дырам средней массы — объекту, существование которого до настоящего момента не было доказано. Работа авторов опубликована в Nature.

Объект M82-X1 является самым ярким источником рентгеновского излучения в галактике Сигара. По этой причине, а также по ряду других признаков, предполагалось, что этим объектом может быть черная дыра средней массы. Однако до настоящего момента точно измерить массу объекта не удавалось. Ученые из Мерилендского университета изучили данные от M82-X1, полученные орбитальным телескопом RXTE с 2004 по 2010 годы. В спектре рентгеновского излучения были обнаружены периодические пульсации с частотами 3,32 и 5,07 герц (соотношение 3:2).

Из общей теории относительности для черных дыр звездной массы (до 50 масс Солнца) известно, что пульсации в рентгеновском спектре с таким соотношением частот устойчивы и что для них выполняется скейлинговое соотношение, согласно которому обратная частота пропорциональна массе объекта. Применив это соотношение для M82-X1, ученые получили предполагаемую массу объекта 428 ±105 масс Солнца. Эта цифра, полученная с достаточной точностью, может стать первым экспериментальным доказательством того, что черные дыры средней массы существуют и наблюдаются.

По общепринятой классификации черные дыры делятся на два типа: черные дыры звездной массы, которые образуются в результате смерти звезды (их масса составляет до 50 масс Солнца), и сверхмассивные черные дыры, которые, как считается, находятся в центре каждой галактики и образуются из-за колоссальных скоростей у объектов, находящихся в этой области. Их масса превышает 10 тысяч масс Солнца (и может достигать 10 миллиардов масс Солнца).

Также были высказаны предположения о существовании черных дыр средней массы. Значение их масс лежит в промежутке между первыми двумя классами. В настоящий момент считается, что порядка двухсот астрономических объектов потенциально могут являться черными дырами средней массы, однако доказать это до сих пор не удавалось.

По мнению авторов, новые данные могут послужить отправной точкой для астрономов-теоретиков в объяснении происхождения черных дыр средней массы. До сих пор существует 3 наиболее распространенных версии: согласно первой эти объекты образуются в результате аккреции (столкновения из-за гравитационного притяжения) двух черных дыр или иных объектов; по второй версии, эти черные дыры могут образовываться в результате столкновения двух массивных звезд и их последующего коллапса; по третьей версии, черные дыры средней массы образовались в результате Большого Взрыва.