Телескоп Габбла та рентгенівська обсерваторія Чандра, обидва належать NASA, спільно виявили новий потенційний приклад рідкісного класу чорних дір. Названий NGC 6099 HLX-1, цей яскравий рентгенівський об’єкт, здається, знаходиться в компактному зірковому скупченні в гігантській еліптичній галактиці.
Спостереження за чорними дірами
Лише через кілька років після запуску в 1990 році, Габбл виявив, що галактики по всьому всесвіту можуть містити надмасивні чорні діри в своїх центрах, маса яких може сягати мільйонів або навіть мільярдів разів більше, ніж маса нашого Сонця. Окрім цього, в галактиках також може бути до мільйона малих чорних дір, маса яких менша за 100 разів масу Сонця, що формуються в результаті загибелі великих зірок.
Куди важче виявити проміжні чорні діри (IMBH), маса яких становить від кількох сотень до ста тисяч разів маси Сонця. Ця категорія чорних дір, що не є ні надто великими, ні надто маленькими, часто залишається невидимою, оскільки IMBH не поглинають так багато газу та зірок, як надмасивні чорні діри, які випромінюють потужне випромінювання. Їх слід ловити в моменти, коли вони споживають матеріал. Коли вони час від часу поглинають мимохідну зірку — в тому, що астрономи називають подією зсуву припливу — вони викидають велетенський спалах радіації.
Новий, ймовірний IMBH, зафіксований під час спостережень телескопа, розташований на околицях галактики NGC 6099 приблизно за 40,000 світлових років від її центру, як описано в новому дослідженні в Астрономічному журналі. Галактика знаходиться приблизно за 450 мільйонів світлових років в сузір’ї Геркулеса.
Сила рентгенівського випромінювання
Астрономи вперше виявили незвичайне джерело рентгенівського випромінювання на зображенні, зробленому Чандрою у 2009 році. Вони потім спостерігали за його розвитком за допомогою космічної обсерваторії ESA XMM-Newton.
Рентгенівське випромінювання, що походить від NGC 6099 HLX-1, має температуру 3 мільйони градусів, що відповідає події зсуву припливу. Габбл виявив ознаки невеликого скупчення зірок навколо чорної діри. Це скупчення надає чорній дірі багато матеріалу для живлення, оскільки зірки так близько розташовані одна до одної, що відстань між ними становить лише кілька світлових місяців (близько 500 мільярдів миль).
Підозрювана IMBH досягла максимального рівня яскравості у 2012 році, а потім продовжувала знижуватися до 2023 року. Спостереження в оптичному та рентгенівському діапазонах протягом цього періоду не співпадали, що ускладнює інтерпретацію. Чорна діра могла розірвати захоплену зірку, створивши диск плазми, який демонструє варіабельність, або ж могла сформувати диск, який мерехтить, оскільки газ падає на чорну діру.
«Якщо IMBH поглинає зірку, скільки часу йому потрібно, щоб з’їсти її газ? У 2009 році HLX-1 був досить яскравим. Потім в 2012 році він був приблизно в 100 разів яскравіший. А потім знову знизився», — сказав співавтор дослідження Роберто Сорія з Італійського національного інституту астрофізики (INAF). «Отже, тепер ми повинні дочекатися, щоб побачити, чи відбувається спалах кілька разів, або ж була одна велика подія, пік, а тепер він просто зникне.»
IMBH знаходиться на околицях галактики NGC 6099, приблизно за 40,000 світлових років від її центру. Припускають, що в ядрі галактики є надмасивна чорна діра, яка наразі спокійна і не поглинає зірку.
Звідки беруться чорні діри
Дослідницька команда підкреслює, що проведення обстеження IMBH може розкрити, як саме формуються великі надмасивні чорні діри. Існує дві альтернативні теорії. Одна з них стверджує, що IMBH є «насінням» для формування ще більших чорних дір шляхом злиття, оскільки великі галактики виростають, поглинаючи менші. Чорна діра в центрі галактики також зростає під час цих злиттів. Спостереження Габбла виявили пропорційну залежність: чим масивніша галактика, тим більша чорна діра. З новими відкриттями виникає нова картина, згідно з якою галактики можуть мати «супутникові IMBH», які обертаються в гало галактики, але не завжди падають до центру.
Інша теорія полягає в тому, що газові хмари в центрі гало темної матерії в ранньому всесвіті не спочатку формують зірки, а просто безпосередньо колапсують у надмасивну чорну діру. Відкриття телескопа Джеймса Вебба про дуже віддалені чорні діри, які мають непропорційно велику масу відносно своїх галактик-господарів, підтверджують цю ідею.
