Измерение подтверждает наличие черной дыры промежуточной массы в соседней галактике

Черные дыры, которые варьируются в размерах от 10 до 100 солнечных масс, являются остатками умирающих звезд, в то время как гораздо более крупные сверхмассивные черные дыры, более миллиона масс нашего Солнца, как правило, обитают в центрах большинства галактик. Тем не менее, есть и третий тип черных дыр - черные дыры промежуточных масс. Масса черных дыр промежуточных масс находится между 100 и 10 000 солнечных масс, и они, как правило, разбросаны по всей Вселенной. Эти объекты так трудно найти и измерить, что некоторые ученые оспаривают их существование. Неизвестно, ведут ли они себя, как и другие черные дыры, к тому же имеется крайне мало информации о том, как они образуются.

Теперь университет Мэриленда в лице Дирай Пашама (Dheeraj Pasham), а также Ричард Ф. Мушотцки (Richard F. Mushotzky) и Тод E. Стромайер (Tod E. Strohmayer) из научного отдела астрофизики Годдарда, измерили промежуточную черную дыру, расположенную в 12 000 000 световых лет от Земли в галактике M82.

Это не первая обнаруженная черная дыра с промежуточной массой, но первая, которую удалось точно измерить, "представив ее как убедительный пример существования этого класса черных дыр", сообщил Мушотцки.

Выводы, основанные на наблюдениях, сделанных спутником Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE), подробно описаны в воскресном издании журнала Nature.

За последние несколько десятилетий астрономы наблюдали несколько сотен объектов, которые, по их мнению, возможно, были черными дырами промежуточных масс. Но поскольку они не могли измерить массу этих объектов, то не могут утверждать это с уверенностью. Мушотцки пояснил, что эти объекты оказались устойчивы к стандартным методикам измерений по причинам, которые не совсем понятны научному сообществу.

Ученые сосредоточились на одном конкретном объекте в M82, который является самой близкой галактикой со вспышкой звездообразования к Земле, и находится в созвездии Большой Медведицы. В 1999 году рентгеновская обсерватория НАСА Чандра обнаружила рентгеновские лучи от яркого объекта, расположенного там. Объект, который был назван M82 X-1, уже давно подозревается в том, что это черная дыра промежуточный массы. Однако оценки только его массы было недостаточно, чтобы подтвердить эти подозрения.

С 2004 по 2010 годы RXTE сделал около 800 наблюдений М82 X-1, записав отдельные рентгеновские частицы, которые излучал объект. Длина волны и интенсивность рентгеновских лучей в каждом наблюдении фиксировались Пашамом, которые затем скомбинировал все данные и проанализировал результаты.

Среди вещества, кружащего в подозреваемой черной дыре, были обнаружены две повторяющиеся вспышки света. Вспышки показали ритмический рисунок световых импульсов: одна вспыхивала 5,1 раз в секунду, а другая 3,3 раза в секунду, то есть их соотношение составило 3:2.

Используя эти колебания света, Пашам высчитал, что M82 X-1 в 428 раз больше массы Солнца, плюс/минус 105 солнечных масс.

В настоящее время ученые не могут объяснить, как этот класс черных дыр образуется, заявив, что он и его коллеги "должны были подтвердить существование этих черных дыр. Теперь теоретики могут приступить к работе".