Новый метод позволяет «взвешивать» черные дыры

Астрономы МГУ нашли новый способ оценки массы сверхмассивных черных дыр за пределами нашей галактики, даже если эти дыры почти не проявляют себя. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.

«Если черная дыра поглощает вещество, то возникает так называемая аккреция, из-за трения и нагрева возникает излучение, и опосредованно мы видим этот объект и можем утверждать, что это черная дыра, — пояснила ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Елена Сейфина. — Если же черные дыры не имеют такой подпитки, то мы можем даже не подозревать об их существовании».

Чтобы понять природу подобных дремлющих черных дыр, астрономы обратили внимание на несколько вспышек от внегалактических источников. Одну из них, Swift J1644+57, наблюдали сразу несколько космических обсерваторий в рентгеновском и гамма-диапазоне. Изначально ученые посчитали, что увидели гамма-рентгеновский всплеск (GRB), подобный тем, что наблюдают в отдаленных галактиках. Однако обычно излучение таких вспышек пропадает через день-два, а вспышка Swift J1644+57 наблюдалась два года.

Астрономы стали подозревать, что наблюдают приливное разрушение звезды сверхмассивной черной дырой. Звезда, пролетая на небольшом расстоянии от черной дыры, подвергается приливному разрушению. При этом ее вещество не сразу падает на дыру, а образует временный аккреционный диск, который начинает ярко светиться, что и можно заметить с Земли.

Авторы исследования ранее наблюдали за аналогичными известными вспышками (с участием черных дыр) как внутри нашей галактики, так и за ее пределами и выяснила, как меняется наклон рентгеновского спектра во время нарастания светимости. Были установлены особенности спектра, которые явно указали на наличие в этих объектах черных дыр. Ученые предположили, что если формы спектров аналогичных вспышек похожи, то похожи и процессы, происходящие в них, а разница в спектрах определяется лишь различным расстоянием до объектов.

Заметив сходство между треками (зависимость наклона спектра от темпа аккреции) известных объектов и полученными треками у новых внегалактических вспышек, ученые предположили, что они также вызваны раздиранием звезд черными дырами. Это позволило «взвесить» невидимые черные дыры по-новому, сопоставляя их с галактическими черными дырами известной массы.

«Расчеты показали, что в объекте Swift J1644+57 действительно сидела сверхмассивная черная дыра массой 7×10⁶ масс Солнца. Это объект, который мы не видим, но который обеспечил высокую светимость за счет образования аккреционного диска вокруг себя», — пояснила Сейфина.

Ученые надеются, что универсальность нового способа поможет оценить множество масс разнообразных внегалактических объектов.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.