Hubble обнаружил следы черной дыры средней массы

В центрах большинства наблюдаемых галактик находятся сверхмассивные черные дыры. Их масса может достигать миллиардов солнечных. На другом конце шкалы находятся черные дыры звездной массы, формирующиеся при гравитационном коллапсе звезд-гигантов — они превышают по массе Солнце в нескольких десятков раз.

По мнению астрономов, в этой классификации также должен быть промежуточный «средний класс» — сверхплотные объекты, масса которых значительно больше черных дыр звездной массы, но гораздо меньше, чем у сверхмассивных черных дыр. Предполагается, что они являются «зародышами», впоследствии разрастающимися до сверхмассивных ЧД в центрах галактик.

Обнаружение таких объектов является весьма непростой задачей. Черные дыры средней массы менее активны, чем их сверхмассивные аналоги. Поблизости них нет легкодоступных источников вещества и они не обладают достаточно мощной гравитацией, чтобы постоянно захватывать новые звезды. Пока астрономам удалось найти лишь несколько потенциальных кандидатов, подходящих на роль таких черных дыр. Но благодаря телескопу Hubble в распоряжении ученых появились наилучшие на данный момент свидетельства, подтверждающие существование этого «недостающего звена».

В 2006 г. рентгеновские телескопы Chandra и XMM-Newton зарегистрировали мощную вспышку рентгеновского излучения. Ее источник получил обозначение 3XMM J215022.4−055108. Анализ показал, что излучение, вероятнее всего, возникло в результате взаимодействия звезды и компактного объекта, гравитация которого попросту разорвала светило.

Поскольку событие произошло не в центре галактики, где обычно расположены сверхмассивные черные дыры, 3XMM J215022.4−055108 вызвал большой интерес среди астрономов как возможный кандидат в черные дыры средней массы. Но для начала исследователям требовалось определить его точное место расположения и природу. На помощь пришел телескоп Hubble. Его снимки подтвердили, что источник вспышки находится далеко за пределами Млечного Пути. Объект является частью плотного звездного скопления, расположенного на окраине удаленной галактики.

Поглощение вещества звезды черной дырой средней массы. Источник: ESA/Hubble, M. Kornmesser

Сделанный телескопом Hubble снимок галактике, на окраине которой расположен кандидат в черные дыры средней массы 3XMM J215022.4−055108 (обведен кружком). Источник: NASA, ESA, and D. Lin (University of New Hampshire)

Область неба вокруг 3XMM J215022.4−055108. Источник: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

В ходе последующего анализа данных астрономы пришли к выводу, что скопление, скорее всего, представляет собой остатки ядра погибшей карликовой галактики, некогда захваченной его нынешней «хозяйкой». По мнению ученых, именно такие объекты и являются наиболее вероятным пристанищем для черных дыр средней массы.

Исходя из интенсивности рентгеновского излучения и его спектра, астрономы установили, что масса 3XMM J215022.4−055108 в 50 тыс. раз превышает солнечную. По словам исследователей, пока этот объект является наилучшим из всех имеющихся кандидатов в черные дыры средней массы.