Уникальная черная дыра катапультировалась из погибшей галактики

Считается, что в центре большинства массивных галактик существует, по крайней мере, одна сверхмассивная черная дыра. Причины образования этих объектов пока не совсем ясны. Наблюдения за искривлением пространства вокруг них позволяют говорить о том, что типичная масса сверхмассивных черных дыр находится в диапазоне от миллиона до нескольких миллиардов масс Солнца. Многие астрофизики считают, что галактические "тяжеловесы" возникают в результате слияния нескольких черных дыр промежуточных размеров с массой в несколько десятков или сотен тысяч солнечных.

Потерянное звено среди черных дыр

В июле 2009 года группа астрономов под руководством Шона Фарелла (Sean Farell) из Института астрономии в Сиднее (Австралия) изучала снимки галактики ESO 243-49, полученные орбитальным рентгеновским телескопом XMM-Newton. Эта галактика удалена от нас на расстояние в 290 миллионов световых лет.

На снимках XMM-Newton ученые обнаружили любопытный объект - сверхмощный источник рентгеновского излучения HLX-1, мощность и спектральные характеристики которого не укладывались в типичные значения для обычных черных дыр (3-20 солнечных масс) и их кузенов-"тяжеловесов".

Фарелл и его коллеги проанализировали данные и пришли к выводу, что HLX-1 является первой известной черной дырой с массой в несколько тысяч солнечных. Астрофизики сразу объявили об этом открытии, однако окончательное подтверждение существования черной дыры, изучение ее свойств и истории существования заняли еще два года.

За это время авторы статьи изучили саму черную дыру и прилегающие к ней области во всех диапазонах частот при помощи инструментов орбитальных телескопов "Хаббл", "Свифт" и некоторых наземных обсерваторий. В окрестностях HLX-1 они обнаружили диск аккреции - облаке материи из межзвездного газа и "останков" разорванных звезд.

Этот диск содержит в себе несколько молодых и зарождающихся звезд, на что указывает несколько красных линий в спектре его излучения. По расчетам ученых, самые старые звезды в диске аккреции не могут быть старше 200 миллионов лет.

Катапультирование из гибнущей галактики

Все эти особенности HLX-1 позволили исследователям предположить, что данная черная дыра когда-то находилась в центре некой карликовой галактики. Как полагают ученые, приблизительно 200 миллионов лет назад это скопление звезд столкнулось с более крупным "мегаполисом", которым могла выступать соседняя ESO 243-49.

Гравитационное взаимодействие HLX-1 с сверхмассивной черной дырой в центре ESO 243-49 "катапультировало" ее, а также часть близлежащих звезд и материи за пределы погибающей карликовой галактики. Через некоторое время выброшенная материя организовалась в диск аккреции и внутри него появились звезды, которые и обнаружили Фарелл и его коллеги.

Компьютерное моделирование подтвердило реалистичность такого сценария. Кроме того, результаты работы модели показали, что HLX-1 в скором времени должна погаснуть, по мере того, как она поглотит все запасы материи из диска аккреции.

"Эта черная дыра уникальна в том, что она остается единственной известной нам черной дырой средних размеров. Ее редкость указывает на то, что подобные черные дыры остаются заметными для обнаружения в течение очень непродолжительного времени", - заключает один из участников группы Матье Сервиллат (Mathieu Servillat) из Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики.