Группа международных астрономов из Великобритании, Франции и США под руководством Университета Лестера нашла доказательства, подтверждающие расстояние и яркость самого экстремального ультраяркого источника рентгеновского излучения, который может предвещать новый тип черной дыры.
Рентгеновский источник HLX-1 является самым экстремальным представителем экстраординарного класса объектов - ультраярких источников рентгеновского излучения - и расположен в галактике ESO 243-49 на расстоянии ~300 миллионов световых лет от Земли.
Выводы астрономов подтверждают, что экстремальная светимость (которая в ~100 раз выше, чем у большинства других объектов этого класса, и в ~10 раз выше, чем у следующего по яркости ультраяркого источника рентгеновского излучения) правильно.
Это заставляет ученых переосмыслить свои теории о максимальной яркости ультраярких источников рентгеновского излучения и поддерживает идею о том, что HLX-1 может содержать черную дыру промежуточной массы.
Об этом последнем результате будет сообщено 8 сентября в научном журнале The Astrophysical Journal.
Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, команда получила оптический спектр рекордного ультраяркого источника рентгеновского излучения (HLX-1) в далекой галактике ESO 243-49.
Их результаты позволяют убедительно показать, что HLX-1 действительно находится внутри этой галактики и не является ни звездой переднего плана, ни галактикой заднего плана. Главный вывод из этого открытия заключается в том, что ультраяркие источники рентгеновского излучения, такие как HLX-1, могут быть ярче, чем первоначально предполагалось, что согласуется с тем, что по крайней мере самые яркие из них содержат черные дыры промежуточной массы.
Черная дыра - это сверхплотный объект с таким мощным гравитационным полем, что он поглощает весь свет, проходящий вблизи него, и ничего не отражает.
Хотя астрофизики подозревали, что может существовать промежуточный класс черных дыр с массой от ста до нескольких сотен тысяч масс Солнца, такие черные дыры ранее не были надежно обнаружены, и их существование вызывает ожесточенные споры. среди астрономического сообщества.
VLT позволил группе исследователей подтвердить обнаружение HLX-1 в оптических длинах волн и измерить точное расстояние до него.
Ведущий автор статьи, в которой сообщается об этом результате, доктор Клаас Виерсема из Департамента физики и астрономии Лестера, прокомментировал: «После нашего более раннего открытия очень яркого источника рентгеновского излучения мы очень стремились выяснить, насколько далеко она находится на самом деле, чтобы мы могли определить, сколько излучения производит эта черная дыра.
На снимках, сделанных с помощью больших телескопов, мы могли видеть, что слабый оптический источник присутствовал на месте источника рентгеновского излучения, расположенного вблизи ядра большой и яркой галактики.
Мы подозревали, что этот слабый оптический источник напрямую связан с источником рентгеновского излучения, но чтобы убедиться в этом, нам пришлось детально изучить свет этого источника с помощью Очень Большого Телескопа в Чили.
Данные, которые мы получили с VLT, были очень высокого качества и позволили нам отделить свет большой яркой галактики от света слабого оптического источника.
К большому удовольствию, мы увидели в полученных измерениях именно то, на что надеялись: был обнаружен характерный свет атомов водорода, что позволило нам точно измерить расстояние до этого объекта. Это дало убедительное доказательство того, что черная дыра действительно находился внутри большой яркой галактики, и что HLX-1 является самым ярким из известных источников сверхяркого рентгеновского излучения.
"Теперь, когда мы установили расстояние до этой черной дыры и теперь знаем, где она живет, мы хотели бы выяснить, что делает этот источник таким ярким и как он оказался в этой большой галактике."
Это очень важный результат, поскольку он согласуется с идеей о том, что HLX-1 содержит черную дыру промежуточной массы. Сверхяркие источники рентгеновского излучения являются одними из наиболее многообещающих кандидатов в черные дыры промежуточной массы, с массами между черными дырами звездной массы (примерно в 3-20 раз больше массы Солнца) и сверхмассивными черными дырами, обнаруженными в центрах. большинства галактик (около 1 миллиона - 1 миллиард масс Солнца).
Исследовательская группа теперь может убедительно доказать, что HLX-1 находится не в нашей Галактике и не является сверхмассивной черной дырой в центре далекой галактики. Этот результат также подтверждает, что он действительно такой яркий, как они думали.
Д-р Дидье Баррет из Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements во Франции прокомментировал: «Рентгеновские обсерватории XMM-Newton и Swift внимательно следят за этим источником. Последние данные, которые были получены в то время как HLX-1 была очень слабой, указывает на то, что она ведет себя очень похоже на черные дыры звездной массы в нашей собственной Галактике, но на уровне ~ в 100-1000 раз ярче."
Доктор Шон Фаррелл, также работающий на факультете физики и астрономии Лестера, прокомментировал: «Это очень трудно объяснить без наличия черной дыры промежуточной массы, масса которой составляет примерно от 500 до 10 000 раз больше массы Таким образом, Солнце. HLX-1 (пока!) выдерживает пристальное внимание международного астрономического сообщества».
Считается, что центры большинства галактик содержат сверхмассивные черные дыры, и эти электростанции оказывают огромное влияние на окружающую галактику. Сверхмассивные черные дыры выделяют огромное количество энергии в принимающие их галактики, что имеет драматические последствия для образования звезд и роста галактики в целом. Черные дыры промежуточной массы могут быть строительными блоками сверхмассивных черных дыр.
Понимание того, как формируются и растут сверхмассивные черные дыры, имеет решающее значение для нашего понимания формирования и эволюции галактик, что, в свою очередь, является частью пути к ответу на один из действительно важных вопросов: как образовалась наша собственная форма Галактики и развитие?
Мы очень довольны этим результатом, так как он подтверждает наше первоначальное открытие рекордного сверхяркого источника рентгеновского излучения. Чтобы обеспечить успех этого проекта, мы тщательно подготовили наблюдения VLT, используя данные с американских телескопов Magellan. Анализ данных VLT был особенно сложен в этом проекте, так как очень трудно отделить сигнатуру HLX-1 в оптических длинах волн от яркой галактики, в которой она находится.
"Эта работа в значительной степени опиралась на опыт исследователей из Университета Лестера и свидетельствует о высоком уровне навыков, сосредоточенных в нашем отделе, который работает над некоторыми из самых важных вопросов в астрономии сегодня. Это подходит, так как мы в настоящее время празднуем 50-летие основания астрономической группы здесь, в Лестере."
Все ли ультраяркие источники рентгеновского излучения содержат черные дыры промежуточной массы, все еще остается неясным. Исследовательская группа доктора Фаррелла продолжит изучение HLX-1, чтобы понять, как он образовался, где находится и что его питает.
Для этого им было предоставлено время на космическом телескопе Хаббл, чтобы сделать изображения этой родительской галактики с самым высоким разрешением, что позволит им детально исследовать природу окружающей среды вокруг HLX-1 и галактика, в которой она находится. После того, как наблюдения Хаббла будут выполнены, большинство крупных обсерваторий будут использоваться для изучения этого источника.
Следующим шагом будет выяснить, есть ли еще такие экстремальные объекты, как этот, и сравнить то, что они знают о HLX-1, с большей популяцией ультраярких источников рентгеновского излучения. Это поможет им понять, сколько черных дыр промежуточной массы может быть там, и где они, скорее всего, их найдут.
Исследовательская группа, их учреждения и их финансирующие органы: Шон Фаррелл, Университет Лестера, Совет по научно-техническим средствам (STFC) Клаас Вирсема, Университет Лестера, STFC Натали Уэбб, Центр космических исследований районов (CESR), Национальный центр научных исследований (CNRS) Матье Сервилла, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики, НАСА Томас Маккароне, Саутгемптонский университет, STFC Didier Barret, CESR, CNRS Оливье Годе, CESR, CNRS.