Небольшие черные дыры оказались окружены горячими и плоскими дисками из материи

Наблюдения за близкой к Земле черной дырой X-1 в созвездии Лебедя при помощи орбитальной рентгеновской обсерватории IXPE помогли астрономам выяснить, что светящиеся диски из материи, окружающие небольшие черные дыры, это плоские структуры с необычными свойствами. Об этом во вторник сообщил профессор университета Турку (Финляндия) Юрий Поутанен.

"Проведенные нами замеры поляризации излучения черной дыры Х-1 в созвездии Лебедя указывают на то, что данный объект окружен плоским горячим диском из материи, который вырабатывает необычно сильно поляризованное излучение. Его открытие стало большой неожиданностью, так как существование этого излучения сложно объяснить с учетом других свойств этого объекта", - заявил Поутанен на конференции "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра" (HEA-2022), проходящей на этой неделе в ИКИ РАН.

Черные дыры звездной массы, возникающие в результате гравитационного коллапса крупных звезд, крайне тяжело заметить даже на небольшом расстоянии от Земли. Астрономы обычно узнают об их существовании только в том случае, если рядом с ними находится светило, чью материю черные дыры постоянно перетягивают на себя. Как правило, подобные звездные системы встречаются в галактиках крайне редко, что усложняет поиски черных дыр звездной массы.

Один из самых близких и при этом ярких объектов такого рода, Лебедь X-1, находится в созвездии Лебедя на расстоянии в 6 тыс. световых лет от Земли. Он представляет собой пару из крупной звезды, чья масса превышает солнечную примерно в 40 раз, и черной дыры X-1, которая примерно вдвое уступает светилу по этому параметру.

Источник свечения черной дыры

Как отметил Поутанен, данный объект стал одной из первых целей для наблюдений при помощи рентгеновской обсерватории IXPE. Она была совместно запущена в 2021 году NASA и Итальянским космическим агентством для изучения космических источников рентгеновских волн. Она представляет собой телескоп, который оснащен набором из трех газовых детекторов, способных определить направление "закрученности" лучей рентгена, падающих на зеркала наблюдательного прибора.

Ученые воспользовались этой чертой IXPE и небольшим расстоянием до черной дыры X-1 для первых в истории наблюдений за тем, как устроен диск аккреции, светящееся облако из материи, окружающее этот объект и другие черные дыры звездной массы, соседствующие с крупными звездами. Оно представляет собой скопление плазмы, которую притяжение черной дыры постоянно перетягивает из внешних оболочек соседнего светила.

До настоящего времени ученые не знали, как устроен данный диск из материи и как он вырабатывает рентгеновское свечение. Проведенные IXPE замеры, а также снимки и данные с российско-европейского орбитального телескопа "Спектр-РГ", помогли Поутанену и его коллегам выяснить, что светящаяся часть этого диска представляет собой плоское и горячее скопление газа, которое вырабатывает рентгеновское излучение с высоким уровнем поляризации.

Это открытие, как отметил профессор университета Турку, сделало Лебедь Х-1 еще более интересным объектом для изучения, так как пока ученые не могут объяснить столь высокий уровень поляризации вырабатываемого им рентгена с учетом других свойств диска аккреции, в том числе угла его наклонения. Это говорит о наличии уникальных и пока неизученных процессов, порождающих рентгеновское излучение, подытожил астрофизик.