Изображение центральной области звездообразования галактики M82. Изображение предоставлено NASA Нажмите для увеличения
Ученые, использующие Rossi Timing Explorer НАСА Росси, обнаружили обреченную звезду, вращающуюся вокруг чёрной дыры среднего размера? теоретическая «промежуточная» категория чёрной дыры, которая ускользает от подтверждения и расстраивает ученых более десяти лет.
С открытием звезды и ее орбитального периода ученые теперь в одном шаге от измерения массы такой черной дыры, шаг, который помог бы проверить ее существование. Период и местоположение звезды уже вписываются в основную теорию о том, как эти черные дыры могли образоваться.
Команда во главе с профессором Филиппом Кааретом из Университета Айовы, Айова-Сити, сегодня объявила об этих результатах в Science Express. Результаты также появятся в выпуске Science от 27 января.
«Мы поймали эту обыкновенную звезду на уникальной стадии ее эволюции, к концу ее жизни, когда она разрослась в фазу красного гиганта», - сказал Каарет. «В результате газ из звезды выливается в черную дыру, в результате чего весь регион загорается. Это хорошо изученная область неба, и мы заметили звезду с небольшой удачей и большой настойчивостью ».
Черная дыра - это объект, настолько плотный и обладающий такой мощной гравитационной силой, что ничто, даже свет, не может вырваться из-за границы. Область черной дыры становится видимой, когда вещество падает к ней и нагревается до высоких температур. Этот свет излучается до того, как материя пересекает границу, называемую горизонтом событий.
Наша галактика заполнена миллионами черных дыр звездной массы, каждая из которых имеет массу нескольких солнц. Они образуются в результате коллапса очень массивных звезд. Большинство галактик имеют в своей основе сверхмассивную черную дыру с массой от миллионов до миллиардов солнц, ограниченную областью, не превышающей нашу солнечную систему. Ученые не знают, как они образуются, но это, вероятно, влечет за собой коллапс огромного количества первичного газа.
«За последнее десятилетие на нескольких спутниках обнаружены свидетельства появления нового класса черных дыр, который может составлять от 100 до 10000 масс Солнца», - сказал доктор Джин Суонк, исследователь проекта Росси Эксплорер в Центре космических полетов имени Годдарда при НАСА, Гринбелт. Md. «Были споры о массах и о том, как эти черные дыры будут образовываться. Росси предоставил новую важную информацию ».
Эти предполагаемые черные дыры средней массы называют сверхсветящимися рентгеновскими объектами, потому что они являются яркими источниками рентгеновских лучей. Фактически, большинство этих оценок массы черной дыры основаны исключительно на расчете того, насколько сильное гравитационное притяжение необходимо для получения света заданной интенсивности.
Группа Кааре в Университете штата Айова, в которую входят профессор Корнелия Ланг и студентка Мелани Симет, провела измерение, которое можно использовать в уравнении для непосредственного расчета массы. Используя простую ньютоновскую физику, ученые могут вычислить массу объекта, когда они знают орбитальный период и скорость вращения меньших объектов вокруг него.
«Мы обнаружили взлеты и падения рентгеновского излучения каждые 62 дня, вероятно, вызванные орбитой звезды-компаньона вокруг черной дыры», - сказал Симет. Однако скорость будет трудно определить, потому что звезда расположена в такой непроницаемой для пыли области. Это затрудняет для оптических и инфракрасных телескопов наблюдение за звездой и расчет скорости. Тем не менее, на данный момент знание только орбитального периода очень показательно.
Подозреваемая черная дыра средней массы, известная как M82 X-1, представляет собой хорошо изученный сверхсветящийся рентгеновский объект в соседнем звездном скоплении, содержащий около миллиона звезд, упакованных в область шириной всего около 100 световых лет. Ведущая теория предполагает, что множество столкновений звезд за короткий период в переполненном регионе создаст недолговечную гигантскую звезду, которая коллапсирует в черную дыру с массой 1000 солнечных частиц. Скопление вблизи M82 X-1 имеет достаточно высокую плотность для образования такой черной дыры. Ни один нормальный компаньон не мог обеспечить достаточно топлива, чтобы заставить M82 X-1 сиять так ярко. Но 62-дневный орбитальный период подразумевает, что спутник должен иметь очень низкую плотность. Это соответствует сценарию раздутой звезды супергиганта, теряющей массу со скоростью, достаточно высокой, чтобы питать M82 X-1.
«С этим открытием орбитального периода мы теперь имеем непротиворечивую картину всей эволюции бинарной черной дыры средней массы», - сказал Каарет. «Он сформировался в« супер »звездное скопление; черная дыра захватила спутник; звезда-компаньон превратилась в гигантскую сцену; и теперь мы видим его как чрезвычайно яркий источник рентгеновского излучения, потому что звезда-компаньон расширилась и питает черную дыру ».
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
