Редкая черная дыра средней массы поймана за поглощением звезды в далекой галактике

Изображение пары галактик NGC 6099 (внизу слева) и NGC 6098 (вверху справа), сделанное телескопом Hubble. Фиолетовое пятно показывает рентгеновское излучение от компактного звездного скопления, вызванное черной дырой средней массы, разрывающей звезду. Авторы: Science: NASA, ESA, CXC, Yi-Chi Chang (National Tsing Hua University); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

Космический телескоп Hubble и рентгеновская обсерватория Chandra обнаружили новый возможный пример редкого класса черных дыр. Источник яркого рентгеновского излучения, названный NGC 6099 HLX-1, находится в компактном звездном скоплении внутри гигантской эллиптической галактики.

Черные дыры средней массы (IMBH) — это «недостающее звено» между сверхмассивными черными дырами (в миллионы и миллиарды масс Солнца) и небольшими черными дырами звездной массы (менее 100 масс Солнца). Их масса составляет от нескольких сотен до 100 000 масс Солнца. Такие объекты крайне трудно обнаружить, так как они не поглощают столько газа и звезд, как их сверхмассивные собратья.

Новая черная дыра была замечена благодаря «приливному разрушению» — событию, когда звезда, проходя слишком близко, разрывается гравитацией черной дыры, создавая мощное излучение. Объект расположен на окраине галактики NGC 6099, примерно в 40 000 световых лет от ее центра. Сама галактика находится в созвездии Геркулеса на расстоянии около 450 миллионов световых лет от Земли.

«Рентгеновские источники такой экстремальной яркости редко встречаются вне ядер галактик и могут служить ключом к поиску неуловимых черных дыр средней массы. Они представляют собой критически важное недостающее звено в эволюции черных дыр», — пояснил ведущий автор исследования И-Чи Чанг из Национального университета Цинхуа (Тайвань).

Наблюдения показали, что рентгеновское излучение от HLX-1 имеет температуру около 3 миллионов градусов, что соответствует сценарию приливного разрушения. Вокруг черной дыры также обнаружено плотное звездное скопление, где расстояние между звездами составляет всего несколько световых месяцев (~500 миллиардов миль).

Яркость объекта резко возросла в 2012 году, а затем начала снижаться к 2023 году. Ученые предполагают, что черная дыра либо разорвала звезду, создав переменный плазменный диск, либо сформировала диск, который мерцает при падении газа.

«Если IMBH действительно поглощает звезду, сколько времени потребуется, чтобы "переварить" ее газ? В 2009 году HLX-1 был довольно ярким. Затем в 2012 году его яркость возросла в 100 раз. Теперь нам нужно ждать, чтобы понять, будет ли он вспыхивать снова или просто продолжит затухать», — отметил соавтор исследования Роберто Сория из Итальянского национального института астрофизики.

Открытие таких объектов важно для понимания формирования сверхмассивных черных дыр. Одна из теорий предполагает, что IMBH являются «семенами», которые сливаются, образуя более крупные черные дыры. Другая гипотеза — газовые облака в ранней Вселенной коллапсировали напрямую в сверхмассивные черные дыры, минуя стадию звездообразования.

Будущие наблюдения с помощью обсерватории Vera C. Rubin в Чили, а также телескопов Hubble и James Webb, помогут найти больше подобных объектов и уточнить механизмы их образования.

Дополнительная информация: Yi-Chi Chang et al, Multiwavelength Study of a Hyperluminous X-Ray Source near NGC 6099: A Strong IMBH Candidate, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adbbee

Источник: NASA