Астрономы увидели пожирание звезды черной дырой редкого типа

Слушать
Остановить

Американские, нидерландские и израильские астрономы провели наблюдения в рентгеновском диапазоне черной дыры промежуточной массы, которая разрывает на части и поглощает соседнюю звезду. Статья об этом опубликована в Astrophysical Journal.

Черная дыра промежуточной массы (IMBH), или черная дыра средней массы, — это объект, масса которого существенно больше, чем масса так называемой черной дыры звездной массы (десятки солнечных масс), но при этом значительно меньше массы сверхмассивной черной дыры (миллионы или даже сотни миллионов масс Солнца). Есть известная проблема дефицита наблюдаемых объектов подобного рода в космосе, тогда как теории предполагают гораздо большую их распространенность. Возможно, по какой-то причине им удается успешно скрываться, однако рассматриваемый объект выдает себя именно неаккуратным поглощением звезды, в результате которого к тому же превращается в уникальную лабораторию физики элементарных частиц.

«Тот факт, что мы смогли застать эту черную дыру за пожиранием звезды, дал нам замечательную возможность наблюдать то, что в противном случае оставалось бы скрытым», — замечает одна из авторов статьи, астроном Энн Заблудофф из Аризонского университета.

Разрушение звезды происходит под действием приливных сил. Все это сопровождается образованием аккреционного диска, релятивистских струй-джетов и мощнейшим излучением во всех диапазонах, которое может затмить свет всех звезд в галактике, где находится такая черная дыра, на месяцы или даже на годы. Десятки подобных событий были зарегистрированы в центрах больших галактик, содержащих сверхмассивные черные дыры, иногда они наблюдались также в центрах малых галактик, которые могут содержать черные дыры промежуточной массы, однако прежде эти данные не были достаточно однозначными для того, чтобы показать, что за гибель такой-то конкретной звезды ответственна именно черная дыра промежуточной массы.

В этот раз астрономы обратили внимание на событие, обозначаемое как 3XMM J215022.4−055108 (для краткости J2150), которое наблюдалось в 2003 году в центре звездного скопления на окраине галактики, удаленной от нас на 740 млн световых лет. Большое число данных по вспышке, собранных за десяток лет, позволил провести детальное моделирование аккреционного диска, в результате которого ученые установили массу и скорость вращения изучаемой ими черной дыры. Ее 10 тыс. солнечных масс как раз и соответствуют черной дыре промежуточной массы.

По словам Энн Заблудофф, оценка скорости вращения J2150 может дать еще более интересные результаты — понимание того, как растут черные дыры и, возможно, ключ к физике элементарных частиц. С помощью этой природной лаборатории астрофизики могут проверить некоторые гипотезы о природе темного вещества, которое, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной. Среди кандидатов на темное вещество есть гипотетические частицы, именуемые сверхлегкими бозоны. Если эти частицы существуют и их массы находятся в определенном диапазоне, то они должны предотвращать быстрое вращение черной дыры промежуточной массы. А так как черная дыра J2150 вращается очень быстро, то теперь уже можно исключить целый класс теорий со сверхлегкими бозонами.