Астрономи виявили найлегшу чорну діру

Астрономи за допомогою рентгенівського космічного телескопа RXTE виміряли частоту рентгенівських імпульсів від чорної діри в сузір'ї Скорпіона і з'ясували, що її маса близька до гранично малої маси для чорних дір, повідомляє NASA.

Подвійна система IGR J17091-3624 складається з нормальної зірки і чорної діри, яка поступово перетягує на себе газ із сусідки. Система привернула увагу астрономів в 2003 році, коли вчені зафіксували яскравий рентгенівський спалах від неї. Архівні дані показали, що IGR J17091 активізується з інтервалом у кілька років, останній спалах почався в лютому і триває досі.

Рентгенівські спалахи від таких подвійних систем пов'язані з тим, що потік газу від звичайної зірки формує навколо чорної діри акреційний диск. Тертя розігріває газ до мільйонів градусів, і він починає випромінювати в рентгенівському діапазоні. Вчені вважають, що циклічні коливання інтенсивності випромінювання можуть бути пов'язані зі швидкими змінами поруч з горизонтом подій чорної діри - межі, за яку ніщо не може вийти, навіть світло.

Рекордсменом за рентгенівською мінливістю вважається система GRS 1915 +105. Астрономи виявили у неї більш як десять різних циклів коливань інтенсивності рентгенівського випромінювання з періодами від секунд до години, що нашаровуються один на одного.

"Ми вважаємо, що більшість з цих циклів пов'язані з процесами накопичення і викидання газу в нестабільному акреційному диску, а тепер ми виявили сім таких циклів у системи IGR J17091", - говорить Томазо Беллоні з італійської обсерваторії Брера.

Піки рентгенівського пульсу GRS 1915 пов'язані з появою джетів - струменів газу, які викидає сильне магнітне поле у ​​дві протилежні сторони від площини акреційного диска. Швидкість цих струменів досягає 98% швидкості світла.

Зміни в рентгенівському спектрі під час кожної пульсації, зафіксовані телескопом RXTE, показали, що внутрішній регіон диска випускає світіння настільки сильне, що воно зупиняє потік газу до чорної діри і зупиняє формування джета. Цей момент відповідає мінімуму рентгенівського пульсу. В підсумку внутрішній диск стає настільки гарячим, що руйнується і "звалюється" в чорну діру, звільняючи місце для нової порції газу і створюючи умови для появи джетів. Потім процес повторюється з періодичністю приблизно 40 секунд.

Хоча у астрономів не було свідчень наявності джетів в системі IGR J17091, її рентгенівська пульсація показала, що там відбуваються схожі процеси. Однак амплітуда пульсу виявилася приблизно в 20 разів меншою, а сам цикл - у вісім разів швидшим (близько п'яти секунд).

Масу чорної діри GRS 1915 вчені оцінювали в 14 мас Сонця, що робило її однією з найбільш важких чорних дір, що утворилися при колапсі одиночної масивної зірки. Аналіз спостережень IGR J17091 з борту RXTE дозволив вченим зіставити обидві системи і зробити висновок, що чорна діра в цій системі, навпаки, дуже легка.

"Так само, як серце миші б'ється частіше, ніж у слона, пульс чорних дір пропорційний їх масам", - пояснює астрофізик з університету Амстердама Дієго Альтамірано.

Чорні діри зоряної маси виникають на останній стадії еволюції масивних зірок (від трьох до десятків мас Сонця). Після вигоряння водню і гелію тиск газу падає і не може протистояти гравітації і відбувається гравітаційний колапс - утворюється об'єкт з настільки сильною гравітацією, що його не може залишити навіть світло.

За результатами дослідження IGR J17091 вчені дійшли висновку, що маса чорної діри в цій системі може бути меншою від трьох мас Сонця, що робить її найлегшою відомою чорною дірою.

Вчені планують почати велику програму в порівнянні обох подвійних систем з використанням рентгенівських і гамма-обсерваторій RXTE, Swift і XMM-Newton.

Телескоп RXTE було запущено наприкінці 1995 року і є другою після Хаббла за тривалістю роботи астрофізичною місією NASA.

Нагадаємо, минулого тижня повідомлялося, що американські астрономи з Каліфорнійського університету в Берклі виявили відразу дві рекордно важкі надмасивні чорні діри в галактиках NGC 3842 і NGC 4889.