Как найти чёрную кошку звёздных масс в тёмной комнате?

Исследователи, ведомые Хесусом Корраль-Сантаной (Jesús Corral-Santana) из Канарского астрофизического института (Испания), выдвинули очередную гипотезу о причинах редкого наблюдения чёрных дыр умеренных масс.

Напомним: хотя сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД) нам известно чрезвычайно много, с ЧД звёздной массы (иными словами, небольшой) дела обстоят значительно хуже. В теории их должно быть не просто больше, чем СМЧД, а многократно больше. Фактически же, хотя они и известны, достоверных ЧД такого типа куда меньше ожидаемого. Скажем, в Млечном Пути кандидатов в такие объекты всего полсотни; из них подтверждёнными ЧД являются только 18.

Симулирование перетаскивания вещества в аккреционный диск чёрной дыры показало, что вытянутая из звезды-спутника материя образует вокруг дыры тороидальный диск, закрывающий рентгеновское излучение окрестностей ЧД от астрономов. (Илл. IAC.)

Г-н Корраль-Сантана и коллеги проанализировали несколько таких кандидатов в рентгеновских лучах, а также изучили их окрестности в видимом диапазоне. Так удалось выяснить, что на практике ЧД часто является участником парной системы, где второй компонент — обычая звезда. В одном случае такая звезда вращалась вокруг ЧД массой примерно в три солнечных столь быстро, что успевала сделать полный оборот за 2,8 часа. Светило было достаточно близко, чтобы гравитацией ЧД с неё срывало вещество и уносило к самой дыре, образуя тороидальный диск, скрывающий её:

Естественно, это мешало наблюдениям. По оценке авторов, в названном случае наблюдавшийся объект Swift J1357.2−093313 можно было проанализировать сколько-нибудь верно только потому, что плоскость этой двойной системы (ЧД — звезда) была наклонена по отношению к земному наблюдателю. Поскольку большинство объектов такого рода теоретически не должно иметь такого наклона, вероятность их обнаружения представляется минимальной.

Более того, в данном случае нельзя было зарегистрировать рентгеновское излучение ЧД: колебания были только в видимом диапазоне. По мнению исследователей, рентгеновское излучение от таких малых дыр поглощается окружающим материалом, а потому и не способно «выдать» объект астрономам. Даже вывод о том, что это не что-нибудь, а чёрная дыра, основан всего лишь на массе объекта, вокруг которого вращается звезда: три солнечных массы — это слишком много для нейтронной звезды или белого карлика, а звезда такой массы неизбежно имела бы светимость, которая позволила бы заметить её в видимом диапазоне.

Если всё это (полное или почти полное поглощение рентгеновского излучения обычной материей) характерно для других «лёгких» ЧД нашей Галактики, то их обнаружение окажется чрезвычайно сложным и трудоёмким процессом.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Подготовлено по материалам Канарского астрофизического института.