В галактике открыта черная дыра из неуловимого класса

Ученые из Франции и Великобритании обнаружили черную дыру, которая как минимум в 500 раз массивнее Солнца. Хотя такая масса для черной дыры – не рекорд (в центрах галактики такие объекты могут быть в миллионы и миллиарды раз тяжелее Солнца), новый объект, получивший имя HLX-1, – одна из первых известных астрономам черных дыр промежуточной массы. Так называют объекты, которые тяжелее самых тяжелых звезд, но не дотягивают до статуса сверхмассивных черных дыр, наблюдаемых в центральных областях крупных галактик.

Объект HLX-1 находится на окраине спиральной галактики ESO243-49 в 290 миллионах световых лет от Земли. Галактику можно увидеть с ребра в направлении на южное созвездие Феникса. Коллаж показывает положение этого объекта (яркое голубое светило) относительно галактики, если бы он активно излучал в оптическом диапазоне.

На самом деле объект HLX-1, известный также как 2XMM J011028.12460421, ярко светится в рентгеновских лучах. Он был идентифицирован в данных европейского рентгеновского спутника XMM-Newton в ходе обзора, направленного на выявление неизвестных прежде объектов, случайно попавших в поле зрения космической обсерватории. Светимость HLX-1 в рентгене почти в 300 миллионов раз превосходит светимость Солнца на всех длинах волн, а его спектр выдает свечение горячего газа, разогревающегося при падении в черную дыру.

Именно по светимости объекта ученые оценили массу черной дыры, на которую выпадает (говоря по-научному, аккрецирует) газ. Дело в том, что давление самого излучения отталкивает газ от черной дыры, и если бы не достаточная сила гравитационного притяжения, падение газа бы остановилось – это так называемый эддингтоновский предел светимости.

Поскольку объект ярко светит, несложно заключить, что пожирание вещества продолжается. Значит, притяжение черной дыры достаточно. Так астрономы под руководством Шона Фаррелла из французского Центра исследования космических излучений вычислили, что масса HLX-1 превосходит солнечную по меньшей мерее в 500 раз. Работа ученых опубликована в последнем номере Nature.

Первый не первый

HLX-1 – не единственный объект, у которого заподозрена столь высокая светимость. Астрономы объединяют их в класс ультрамощных рентгеновских источников, ULX (Ultra-Luminous X-ray sources) – объектов, излучающих сильнее, чем позволяет эддингтоновский предел для черной дыры с массой в 100 солнечных.

Однако большинство из известных ULX – скорее, «кандидаты» в таковые. Чтобы определить истинную светимость, надо знать не только наблюдаемый поток, но и расстояние. Также нужно удостовериться, что эта энергия излучается равномерно по всему небу, и мы не смотрим в узкий конус «фонаря», вокруг которого без сопротивления излучения вещество стекает к черной дыре.

Фаррелл и его коллеги приводят целый ряд аргументов, основанных на анализе спектра HLX-1, которые надежно помещают его в число ультрамощных рентгеновских источников. Эти аргументы убедили рецензентов журнала Nature, что позволило авторам назвать свою работу самым сильным на сегодня доказательством существования черных дыр промежуточных масс.

Впрочем, с этим утверждением могут не согласиться многие их коллеги. Несколько черных дыр промежуточных масс астрономам уже известны, хотя в каждом случае можно придумать альтернативные объяснения наблюдательным данным. Однако альтернативы эти становятся все маловероятнее с обнаружением каждого кандидата.