Дыра на 40 миллиардов

Вопрос черных дыр остается одним из самых актуальных в современной науке. Согласно нынешним представлениям, астрофизика рассматривает два вида черных дыр во Вселенной. Один вид – это черные дыры, массы которых сравнимы с массами звезд. Эти черные дыры возникают в конце жизни массивных звезд, и на данный момент астрономам известно только 23 таких объекта.

Зато сверхмассивных черных дыр (с массой порядка 10⁹ масс Солнца и более) известно гораздо больше – их количество уже превысило тысячу.

Такая разница легко объяснима.

Просто хорошо известно, где нужно искать сверхмассивные черные дыры – в ядрах галактик.

Начиная с середины прошлого века астрономы постоянно встречают активные процессы, проходящие в ядрах галактик, которые сопровождаются мощным выделением энергии. Некоторая часть ядер испускают плазму, излучающую в радиодиапазоне, газовые облака, а также сами являются мощными источниками излучения в радио-, инфракрасной и особенно в «жёсткой» (коротковолновой) ультрафиолетовой, рентгеновской и гамма-областях спектра. Полная светимость одного такого ядра при этом получается в миллионы раз больше, чем, к примеру, светимость ядра нашей Галактики, которая является очень спокойной.

Согласно современным представлениям, большая светимость ядер некоторых галактик связана со сверхмассивной черной дырой, находящейся в центре таких галактик. Такая дыра затягивает огромные массы вещества и выбрасывают джеты – струи плазмы, движущейся с очень большой скоростью, которая порой всего лишь в несколько раз меньше скорости света.

Такие объекты очень хорошо наблюдать с Земли, когда ось джета направлена на наблюдателя.

В этом случае доплеровские эффекты при распространении релятивистских джетов дают высокоанизотропное радиоизлучение. Объекты, у которых это условие выполнено и которые характеризуются непрерывным спектром во всех диапазонах электромагнитного излучения, называются блазарами. Для них типичны быстрые и значительные изменения светимости во всех диапазонах спектра за период времени в несколько суток или даже часов. Свое название блазары получили от сильнопеременного источника BL Ящерицы, который изначально считался переменной звездой, но затем был отождествлен как ядро галактики.

Наблюдая изучение блазаров, можно определить, в частности, массу сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре галактики.

Подобная процедура была проведена для блазара S5 0014+813, расположенного в созвездии Цефея, недалеко от северного полюса мира, группой астрономов под руководством сотрудника итальянской обсерватории ди Брера Габриэля Гиселлини.

Блазар S5 0014+813, красное смещение которого z=3,366, изначально был известен астрономам с 1981 года как радиоквазар с плоским спектром, а через два года был отождествлен в оптическом диапазоне.

Авторы работы наблюдали S5 0014+813 в январе 2007 года с помощью космической обсерватории Swift, работающей в трех режимах (Burst Alert Telescope (BAT) – ренгеновский диапазон 15–150 кэВ; X-ray Telescope (XRT) – рентгеновский диапазон 0,3–10 кэВ; UltraViolet/Optical Telescope (UVOT) – ультрафиолетовый/оптический телескоп, работает в диапазоне длин волн 170–650 нм). Кроме того, авторы повторно, по улучшенной методике, проанализировали наблюдения объекта, сделанные 2001 году на рентгеновской орбитальной обсерватории XMM-Newton.

Полученный в рентгене спектр они сравнили с теоретическими моделями для черных дыр с разными параметрами.

В результате был получен ошеломляющий результат: масса сверхмассивной черной дыры в блазаре S5 0014+813 составляет 40 млрд масс Солнца.

При этом светимость объекта составляет 40 процентов от эддингтоновской (предельной) светимости при данной массе.

Такое значение делает данный объект одной из самых массивных черных дыр, известных на данный момент.

Впрочем, и сами авторы отмечают, что данная оценка еще нуждается в уточнении. Как и сам объект, который является весьма незаурядным, нуждается в новых, более точных и качественных наблюдениях.