О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Украина | Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Болотное дело
Читайте нас:

статья Новый метод позволил найти черные дыры промежуточной массы

Максим Борисов, 17.05.2007
Так художник представляет себе ультраяркий источник рентгеновского излучения, расположенный в соседней галактике NGC 5408. Изображение NASA с сайта www.esa.int
Так художник представляет себе ультраяркий источник рентгеновского излучения, расположенный в соседней галактике NGC 5408. Изображение NASA с сайта www.esa.int
Реклама

Европейская космическая рентгеновская обсерватория XMM-Newton ("Ньютон") помогла найти доказательство реальности существования довольно спорных объектов - "промежуточного" класса черных дыр средней массы ('intermediate-mass' black holes - IMBHs). Имеются в виду черные дыры, масса которых с одной стороны значительно превосходит массу черных дыр, родившихся в результате коллапса звезд-гигантов, а с другой стороны заметно уступает массе сверхмассивных черных дыр, обитающих в центрах галактик. Для того чтобы выявить эти самые IMBHs, ученые использовали новый метод определения массы черной дыры, разработанный нашими соотечественниками.

Как известно, есть два основных класса объектов, интерпретируемых как "черные дыры". Во-первых, это сверхмассивные ЧД, содержащие массу миллионов и даже миллиардов солнц, - они содержатся в ядрах большинства галактик, включая наш собственный Млечный путь. В самых экстремальных случаях (когда галактика совсем небольшая, а ее ядро чрезвычайно активно), получается квазар, такие квазары светят нам с самого края Вселенной, свет от них до Земли добирается многие миллиарды лет. Черные дыры более скромных, "звездных" масс и небольших размеров (под размерами ЧД обычно подразумевают размеры ее "горизонта событий" - то есть сферы, из-под которой не в силах вырваться ни материальное тело, ни излучение) содержат массу 5-20 солнц. Они рождаются в результате коллапса ядра массивных звезд на последних стадиях звездной эволюции. Наша Галактика, по всей видимости, содержит миллионы черных дыр этого второго типа. А вот неведомые черные дыры-"середнячки" должны обладать "промежуточной" массой в сотни и тысячи солнц. Их существование до сих пор оставалось под вопросом, еще и потому, в частности, что неясны механизмы их возможного формирования.

Сами черные дыры, конечно, совершенно невидимы. Однако в их окрестностях периодически протекают различные процессы, информация о которых все-таки доходит до земных телескопов. Образно говоря, черная дыра выдает себя в тот момент, когда "кормится". Вещество, устремляющееся к черной дыре, разогревается до чрезвычайно высоких температур и начинает ярко светиться, в том числе и в рентгеновском диапазоне. XMM-Newton (запущен в декабре 1999 года), специализирующийся на переменных рентгеновских источниках, способен очень эффективно искать такие объекты сразу на весьма обширных участках неба.

Так художник представляет себе двойную систему Cygnus X-1. Изображение NASA / Honeywell Max-Q Digital Group / Dana Berry с сайта www.esa.int Николай Шапошников и Лев Титарчук, работающие в американском Центре космических полетов имени Годдарда (Goddard Space Flight Center - GSFC) NASA в штате Мэриленд, использовали новую методику (предложенную Титарчуком в 1998 году), чтобы определить массу черной дыры Cygnus X-1, расположенной в нашей Галактике в направлении на созвездие Лебедя приблизительно в 10 тысячах световых лет от Земли (заодно были определены массы еще двух "контрольных" черных дыр звездных масштабов, входящих в двойные системы GRO J1655-40 и GRS 1915+105). Шапошников и Титарчук воспользовались услугами американского рентгеновского спутника Rossi X-Ray Timing Explorer - RXTE).

Метод Титарчука опирается на существование зависимости между массой черной дыры и размерами окружающего ее аккреционного диска (аккреционный диск образован захваченным газом, который постепенно поглощается черной дырой, двигаясь к ней по спирали). Чем больше масса черной дыры, тем обширней ее аккреционный диск. Наблюдаемые почти периодические низкочастотные вариации в интенсивности рентгеновского излучения из систем, включающих в свой состав черную дыру, которые получили наименование квазипериодических осцилляций (Quasi-Periodic Oscillations - QPOs), несут на себе отпечаток сдвигов в спектре излучения ярких сгустков вещества во вращающемся аккреционном диске (при движении к нам и от нас). Частота этих колебаний имеет обратную зависимость от массы черной дыры, поскольку скорость движения вещества на последней устойчивой орбите ограничивается лишь скоростью света, а протяженность этой орбиты, проходящей вблизи "горизонта событий", растет вместе с массой коллапсара.

Выяснилось, что Cygnus X-1, входящий в систему из двух компонент (еще с начала 1970-х гг. этот объект считался одним из самых верных кандидатов в черные дыры), содержит в себе 8,7 солнечных масс (плюс-минус 0,8 солнечных масс). Данная система состоит из голубого сверхгиганта и массивного, но невидимого компаньона. Альтернативные методики ранее уже позволили предположить, что этот невидимый объект представляет собой черную дыру, масса которого в 10 раз превосходит массу нашего Солнца.

Космическая рентгеновская обсерватория XMM-Newton. Изображение с сайта www.esa.int

Работающие независимо от Шапошникова и Титарчука сотрудники того же Годдардовского центра космических полетов Тод Стромейер (Tod Strohmayer), Ричард Мушоцки (Richard Mushotzky) и четверо их коллег воспользовались методом Титарчука для обработки данных, полученных XMM-Newton, и сумели обнаружить настоящую черную дыру промежуточной массы (IMBH). По их оценкам, ультрамощный (ультраяркий) источник рентгеновского излучения (Ultra Luminous X-ray - ULX), находящийся в соседней галактике NGC 5408, предоставляет собой систему с черной дырой массой порядка 2 тысяч солнц. "Это один из лучших кандидатов в IMBH, известных на сегодняшний момент", - считает Стромейер. Галактика NGC 5408 находится в 16 миллионах световых лет от Земли в созвездии Центавра (Кентавра). Нужно отметить, что многие специалисты уже давно подозревали наличие подобной связи ультрамощных источников рентгеновского излучения с черными дырами промежуточной массы, однако твердых доказательств этому до сих пор не находили. Альтернативное объяснение состояло в том, что мы имеем в данном случае дело с "обычными" черными дырами звездной массы, повернутыми к нам своими "джетами" - релятивистскими струями материи, извергаемой из окрестностей черной дыры.

Результаты вышеописанных исследований приводятся в двух статьях, которые будут публикованы в "Астрофизическом журнале" - Astrophysical Journal), их можно найти также и на сайте электронных препринтов arXiv.org: "Quasi-Periodic Variability in NGC 5408 X-1" (T.Strohmayer, R.Mushotzky, L. Winter, R. Soria, P. Uttley, M. Cropper) и "Determination of Black Hole Mass in Cyg X-1 by Scaling of Spectral Index-QPO Frequency Correlation" (N. Shaposhnikov and L.Titarchuk).

Источники:
New technique for 'weighing' black holes - ESA Portal
Scientists pioneer technique for weighing black holes - NASA-Goddard News Release
New Technique for Finding the Mass of Black Holes - Universe Today
Evidence of new type of black hole found - United Press International

Ссылки:
Черные дыры
Черная дыра
Черные дыры
Ультраяркие рентгеновские источники в галактиках - микроквазары или черные дыры промежуточных масс
Быстро колеблющиеся звезды

Максим Борисов, 17.05.2007



новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Наши спонсоры
Выбор читателей