Массу черных дыр измерят при помощи нового метода

Михаил Карпов

Николай Шапошников и Лев Титарчук, астрофизики Центра космических полетов имени Годдарда, провели успешные испытания нового метода определения массы черных дыр, сообщает официальный сайт NASA. Они показали, что черная дыра, расположенная в двойной звездной системе X-1 в созвездии Лебедя, обладает массой, равной 8,5 массы Солнца. Погрешность в этом случае составила всего 0,8 массы Солнца.

X-1 Лебедя в представлении художника

Источник излучения, располагающийся в указанной системе, был обнаружен еще в 1970-е годы; тогда же его назвали первым кандидатом в черные дыры. Собственно, звездная система состоит из голубого гиганта и массивного, но при этом невидимого компаньона. Оптические наблюдения за колебаниями звезды позволили определить, что масса этого объекта составляет около 10 солнечных масс. По словам Шапошникова, именно этот факт подтверждает верность предложенного сейчас метода.

Титарчук отмечает, что метод также позволяет измерить массу черной дыры в той ситуации, когда все другие способы оказываются не действенными. Так, исследователи Тод Штромаер и Ричард Мушоцки, работая независимо друг от друга, использовали метод Титарчука, для подтверждения факта существования в близлежащей галактике NGC 5408 черной дыры, масса которой равна массе 2000 Солнц.

Способ Титарчука опирается на факт существования вокруг черной дыры диска материи, газ из которого периодически всасывается черной дырой. Когда она активно поглощает материю, вокруг нее на определенном расстоянии образуется горячий регион, так называемый "затор вещества". Ученый доказал, что это расстояние напрямую связано с массой черной дыры. Чем более массивным является подобный объект, тем дальше от него находится диск и тем дольше его период обращения.

В модели исследователя скопления газа в этом регионе связаны с определенными колебаниями в интенсивности рентгеновского излучения, которые случаются почти периодически. Квази-периодические колебания (QPO) наблюдаются во многих системах с черными дырами. Результаты исследований, полученные со спутника NASA Rossi X-Ray Timing Explorer, показали четкое соотношение между частотой колебаний и спектром, что позволяет ученым получить информацию о том, в каких объемах черная дыра испускает рентгеновские лучи.

Используя информацию, полученную со спутника, Шапошников и Титарчук применили этот метод к трем черным дырам звездной массы, находящимся в Млечном Пути. Исследования показали, что производная масса, полученная путем измерения QPO, соотносится с результатами измерений, полученных при помощи других способов.