Рекордно массивная черная дыра

Система M33 X-7 до (слева) и во время (справа) затмения (фото NASA/CXC/CfA/P.Plucinsky et al.).

Всё началось с того, что учёных в очередной раз заинтересовала галактика Треугольник (в просторечии её называют M33 или NGC 598). Этот объект часто привлекает внимание звездочётов, служа поводом и для радости, и для головной боли.

Направив на эту галактику гавайский телескоп Gemini и призвав на помощь великого рентгеновского Chandra, исследователи обнаружили в ней чёрную дыру, которую скромно назвали "по маме" — M33 X-7. Что ж, это хорошо, но чёрные дыры находят не так редко. Однако эта оказалась какой-то необычной.

Она относится к так называемым звёздным чёрным дырам — тем, которые сформировались в результате гравитационного сжатия непомерно больших звёзд. И это тоже не ахти какая редкость. Но значение массы M33 X-7 не оставило равнодушным ни одного, даже самого сдержанного астрофизика: она равна примерно 16 массам Солнца.

Снимки участка M33 X-7 в рентгеновском (слева) и в оптическом (в центре) диапазонах. Справа — совмещённое изображение (фото NASA/CXC/CfA/STScI/SDSU/J.Orosz, P.Plucinsky et al).

16 Солнц — это очень много. А для чёрной дыры — и подавно. Джером Орос (Jerome A. Orosz), профессор астрономии из университета Сан-Диего (San Diego State University), руководивший исследовательской американо-немецко-израильской астробригадой, сказал, что это самая крупная звёздная чёрная дыра.

Да, она мельче любой галактической чёрной дыры. Но зато среди чёрных дыр с массой звёздных масштабов — эта прямо-таки рекордсменка.

"До этого самой массивной звёздной чёрной дырой считали GRS 1915+105 с массой 14 плюс-минус 4 солнечных", — сказал Орос. Но недавно учёные засомневались в том, что эта величина определена верно, к тому же значение отклонения — ±4 Солнца — не лезет ни в какие ворота.

Примерно такие дела происходят в обнаруженной системе. Самым тёмным цветом показаны области с низкой температурой, самым светлым — с высокой, достигающей 34 тысяч кельвинов. Блин в клеточку, который летает вокруг звезды — это, естественно, чёрная дыра с аккреционным диском. Чтобы лишний раз никого не обманывать, уточним: её массу исследователи оценили в 15,65±1,45 солнечных. Внизу для масштаба изображено Солнце и радиус орбиты Меркурия (иллюстрация Jerome A. Orosz et al).

Обнаружить M33 X-7 посчастливилось благодаря её воздействию на звезду-коллегу. И вот в чём оно заключается.

Эта чёрная дыра обращается вокруг другой, пока ещё живой звезды, имеющей нешуточную комплекцию — она весит приблизительно как 70 Солнц. Не предел, но всё же много.

Так вот, крутясь вокруг неё с периодом в 3,5 наших суток, чёрная дыра немного раскачивает звезду из стороны в сторону, заодно затмевая её рентгеновское излучение. А так как M33 X-7 относительно нас проходит прямо перед диском звезды, то астрономы смогли определить некоторые величины этих объектов с очень высокой точностью.

Галактика Треугольник, где так долго и безуспешно на пару с крупной звездой пряталась от телескопов землян массивная звёздная чёрная дыра. Эта галактика принадлежит к так называемой Локальной группе галактик, к которой относится и Млечный Путь (фото NOAO/AURA/NSF/T.A.Rector).

"Сейчас компаньонке не более трёх миллионов лет, — заявил Орос. — Согласно модели, она скончается спустя два-три миллиона лет, превратившись в другую чёрную дыру". Ещё неизвестно, сколько точно она будет весить, но парочка получится зловещая — это несомненно!.. Интересно, что эту гигантскую звезду и эту чёрную дыру разделяет очень небольше расстояние. С точки зрения существующих теорий, такую конфигурацию трудно объяснить.

Исследователи выдвинули гипотезу, согласно которой в то время, когда живыми были обе звезды, они имели общую внешнюю оболочку. Такая ситуация должка привести либо к слиянию объектов, либо к тому, что они останутся раздельными, но будут находиться близко друг к другу.

Например, трудно объяснить, как может существовать такая система, обладающая столь высокими массами. Ведь из-за этой особенности у данных звёзд как раз не могло быть той самой общей оболочки, наличие которой в прошлом могло бы многое прояснить…

Кстати, едва успела команда Ороса рассказать о своём открытии, как группа учёных под руководством Андреа Прествич (Andrea H. Prestwich), исследовательницы из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) объявила о находке покруче.

В своей статье (опубликована в Astrophysical Journal Letters) они рассказали, что отыскали в галактике IC 10 чёрную дыру тоже с компаньоном, имеющую массу в 24-33 солнечных. Правда, эти ребята пока не знают точно, имеют ли они дело с чёрной дырой.