Метод скалирования в деле: астрономы МГУ определили массу черной дыры

Во Вселенной существуют так называемые тесные двойные системы, когда два космических объекта связаны гравитационной связью и вращаются относительно общего центра масс. Такие системы могут обмениваться массой между собой, причем это явление может наблюдаться не только между звездами, но и между черными дырами. Кажется, что в этом случае обмен массой между двумя такими объектами противоречит законам физики, учитывая, что черные дыры являются абсолютными поглотителями масс.


Одной из головоломок для ученых на протяжении долгого времени оставалось определение массы сверхмассивной черной дыры в двойной системе в центре галактики OJ 287. Недавно астрономы ГАИШ МГУ измерили массу черной дыры нестандартным способом — с помощью метода скалирования.


— кандидат физико-математических наук Елена Сейфина.

Ученым известно явление активности ядер галактик, проявляющееся во всплесках излучения в широком диапазоне и наблюдающееся в 10% галактик. Однако такая активность спонтанна и не имеет строгой периодичности, в то время как вспышки двойной системы должны быть периодичны. Именно это и помогло понять природу ядра галактики OJ 287 — всплески от нее приходили с периодом строго 12 лет, что подтверждается наблюдениями в течение более сотни лет, с 1888 года.

Вспышка появляется при прохождении малой черной дыры через диск галактики. При этом происходит процесс, похожий на приливное разрушение звезд. Малая черная дыра поглощает вещество диска галактики вблизи точки прохождения, это вещество нагревается и излучает энергию в широком диапазоне длин волн — от радио до рентгеновских. По характеру этой вспышки астрономы также смогли понять, что орбита малой черной дыры не совпадает с аккреционным диском большой. 

Астрономы из ГАИШ смогли определить массу меньшей СМЧД из галактики OJ 287 с помощью анализа спектра вспышки, которую зарегистрировал рентгеновский телескоп XRT на борту обсерватории SWIFT. Ученые заметили, что форма спектра эволюционирует характерным для вспышек от черных дыр образом. Сопоставив ее с другими СМЧД и галактиками, ученые смогли определить массу — 1,25×10^8 масс Солнца, полагая, что расстояние до объекта составляет порядка 1 Гигапарсека.

Метод скалирования, используемый в данном исследовании, является новым и необычным способом измерения массы черных дыр. В данном методе, ученые анализируют периодичность вспышек излучения от черной дыры и их мощность, при этом оценивается их масштаб. Таким образом, с помощью данного метода удалось определить массу черной дыры в двойной системе в центре галактики OJ 287.

Результаты работы опубликованы в журнале «Astronomy & Astrophysics». Стоит отметить, что это первое применение такого метода. Однако как отмечают ученые, полученные результаты соответствовали предыдущим оценкам массы сверхмассивной черной дыры в галактике OJ 287. А это значит, что метод скалирования можно применять и в будущем для изучения черных дыр в других галактиках и даже для обнаружения новых черных дыр в тесных двойных системах.