Единственная известная чёрная дыра промежуточной массы окружена молодыми звёздами

Единственная известная чёрная дыра промежуточной массы окружена молодыми звёздами

 Дмитрий Сафин

Международная группа астрономов собрала доказательства того, что чёрная дыра ESO 243-49 HLX-1 находится в скоплении молодых звёзд.

Яркий рентгеновский источник HLX-1, который расположен в ~3,3 кпк от ядра галактики ESO 243-49, ориентированной «ребром» к нам, привлёк внимание в 2009-м, когда учёные из Франции и Великобритании назвали его отличным кандидатом на роль чёрной дыры промежуточной массы. Самой интересной особенностью HLX-1 стало то, что его оценочная рентгеновская светимость примерно в 400 раз превышала теоретический эддингтоновский предел для обычной небольшой чёрной дыры массой в 20 солнечных.

В 2010-м полученные результаты были подтверждены данными оптических наблюдений, показавших, что источник действительно находится на красном смещении, совпадающем со смещением ESO 243-49, что удалена от нас на ~290 млн световых лет. После этого к исследованию подключились теоретики, которые оценили массу чёрной дыры, соответствующей HLX-1, в 3–100 тыс. солнечных.

Источник HLX-1 (отмечен кружком) и галактика ESO 243-49 (иллюстрация НАСА, ESA, S. Farrell).

Авторы новой работы построили спектральное распределение энергии излучения HLX-1, использовав данные по нескольким диапазонам: рентгеновскому, ультрафиолетовому, оптическому и ближнему инфракрасному. За первый участок спектра отвечала орбитальная обсерватория Swift, а за три последних — «Хаббл». Наблюдения Swift, отметим, стартовали три года назад, и телескоп успел зарегистрировать довольно резкие колебания рентгеновской светимости HLX-1, вызванные, вероятно, приливным разрушением подошедших к чёрной дыре звёзд.

Моделируя найденное спектральное распределение, астрономы обнаружили, что одного лишь аккреционного диска чёрной дыры недостаточно для того, чтобы воспроизвести излучение HLX-1. В модели, которая адекватно описывала характеристики источника, к аккреционному диску добавлялось молодое (в ~13 млн лет) звёздное скопление массой в ~4•10⁶ солнечных. Диаметр скопления был ограничен сверху величиной в 40 пк.

Скорее всего, чёрная дыра, отвечающая HLX-1, в недавнем прошлом принадлежала карликовой галактике, которую затем поглотила ESO 243-49. Процесс объединения стимулировал звездообразование, и чёрная дыра вместе с остатками ядерного балджа галактики оказалась окружена молодыми светилами.

Предсказывать судьбу единственной известной чёрной дыры промежуточной массы учёные не берутся. Она может и приблизиться к центру ESO 243-49, чтобы со временем объединиться с находящейся там сверхмассивной дырой, и выйти на стабильную орбиту вокруг крупной галактики.

Полный отчёт опубликован в Astrophysical Journal Letters; препринт статьи можно загрузить с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.