“Скорпионы” помогли проследить полёт чёрной дыры внутри Ступни

19.01.2017 10:57

Новые данные, полученные астрономами, указывают на то, что экзотические ультраяркие рентгеновские источники, скорее всего, являются двойными системами с чёрными дырами умеренных масс.

Учёные из Специальной астрофизической обсерватории (САО РАН) провели ряд наблюдений, уточняющих природу загадочных ультраяких рентгеновских источников (ULX), обсуждаемую уже два десятилетия.

Как показывает их новая работа, скорее всего, такие источники являются чёрными дырами умеренных масс. Соответствующая статья будет опубликована в следующем выпуске Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с её текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

Наблюдения проводились астрономами на шестом телескопе САО РАН с помощью приборов SCORPIO и SCORPIO-2. В режиме сканирующего интерферометра Фабри-Перо были детально изучены движения ионизованного газа в туманности Ступня (Foot Nebulae), связанной с ультраярким рентгеновским источником в сравнительно близкой галактике Holmberg II.

В итоге в туманности молодого звёздного скопления была обнаружена характерная дуга, заметная в распределении лучевых скоростей.

Скорости в ней были смещены на 10-15 километров в секунду в сторону земного наблюдателя, то есть выявленный объект двигался к Земле.

Эта деталь наблюдается сразу в трёх эмиссионных линиях ионизованного газа. По мнению исследователей, она может быть объяснена присутствием головной ударной волны, вызванной быстрым полётом ультраяркого рентгеновского источника через межзвёздную среду и воздействием его горячего ветра на окружающую туманность.

Наибольшее совпадение с наблюдениями в модели образования такой ударной волны получается, если источник вылетел из центральной части близлежащего звёздного скопления со скоростью около 70 километров в секунду.

Данная гипотеза полностью согласуется с оценками возраста скопления и расстоянием до него. Если это так, то при наблюдениях с помощью SCORPIO и SCORPIO-2 впервые удалось напрямую увидеть, как ультраяркий рентгеновский источник вылетает из “родительского” звездного скопления.

Такой выброс может происходить из-за близкого сближения звезд с двойной системой – предшественником ультраяркого рентгеновского источника на ранних стадиях эволюции скопления.

Это согласуется с популярной в САО РАН гипотезе, согласно которой такие источники представляют собой двойные системы, одним из компонентов которых являются чёрные дыры “звёздных масс” (в районе десятков масс Солнца).

Их огромная светимость объясняется тем, что на их поверхность падает материя, полученная дырой из окружающего пространства (возможно, от обычной звезды – второго компонента такой системы).

Но падает она на дыру не сразу, а вначале проходя через аккреционный диск, чья плоскость совпадает с направлением взгляда земных наблюдателей.

Из-за того, что энергия источника в рентгеновском диапазоне в основном движется вдоль оси аккреционного диска, источник видно с огромного расстояния, хотя энергия идущих там процессов на первый взгляд не так уж и велика.

Альтернативная гипотеза, по которой ультраяркие источники являются чёрными дырами намного большей массы (порядка 1000 и более масс Солнца), слабо совместима с новыми наблюдениями, поэтому что таким более массивным дырам было бы сложнее покинуть звёздное скопление с параметрами, наблюдавшимся астрономами САО.