Космічний телескоп NASA «Габбл» та рентгенівська обсерваторія NASA «Чандра» об’єднали зусилля, щоб виявити новий можливий приклад рідкісного класу чорних дір. Це яскраве рентгенівське джерело під назвою NGC 6099 HLX-1, схоже, знаходиться в компактному зоряному скупченні в гігантській еліптичній галактиці. Всього через кілька років після запуску в 1990 році, Хаббл виявив, що галактики по всьому Всесвіту можуть містити надмасивні чорні діри в своїх центрах, маса яких в мільйони або мільярди разів перевищує масу нашого Сонця. Крім того, галактики також містять до мільйонів малих чорних дір, маса яких менше ніж у 100 разів перевищує масу Сонця. Вони утворюються, коли масивні зірки досягають кінця свого життя. Набагато невловимішими є чорні діри середньої маси (ЧДПМ), маса яких від кількох сотень до кількох сотень тисяч разів перевищує масу нашого Сонця. Ця не надто велика і не надто мала категорія чорних дір часто невидима для нас, оскільки ЧДПМ не поглинають стільки газу та зірок, як надмасивні, які випромінюють потужне випромінювання. Щоб їх знайшли, їх потрібно спіймати під час пошуку їжі. Коли вони час від часу пожирають нещасну зірку, що пролітає повз — це те, що астрономи називають подією припливного руйнування — вони виливають фонтан радіації. Найновіша ймовірна чорна смуга (IMBH), спіймана на даних телескопа, коли вона поглинала їх, розташована на околиці галактики NGC 6099, приблизно за 40 000 світлових років від центру галактики, як описано в новому дослідженні, опублікованому в The Astrophysical Journal. Галактика розташована приблизно за 450 мільйонів світлових років від нас у сузір’ї Геркулеса. Астрономи вперше побачили незвичайне джерело рентгенівського випромінювання на зображенні, зробленому Chandra у 2009 році. Потім вони простежили його еволюцію за допомогою космічної обсерваторії XMM-Newton Європейського космічного агентства. «Джерела рентгенівського випромінювання з такою надзвичайною світністю рідко зустрічаються поза ядрами галактик і можуть служити ключовим зондом для ідентифікації невловимих внутрішньомасивних чорних дір. Вони являють собою вирішальну відсутню ланку в еволюції чорних дір між зоряною масою та надмасивними чорними дірами», – сказав провідний автор дослідження І-Чі Чанг з Національного університету Цін Хуа, Сіньчжу, Тайвань. Рентгенівське випромінювання, що надходить від NGC 6099 HLX-1, має температуру 3 мільйони градусів, що узгоджується з подією припливного руйнування. Хаббл знайшов докази існування невеликого скупчення зірок навколо чорної діри. Це скупчення дало б чорній дірі багато джерел для поживи, оскільки зірки розташовані так щільно одна до одної, що вони знаходяться на відстані лише кількох світлових місяців одна від одної (близько 500 мільярдів миль). Ймовірна IMBH досягла максимальної яскравості у 2012 році, а потім продовжувала знижуватися до 2023 року. Оптичні та рентгенівські спостереження за цей період не перетинаються, тому це ускладнює інтерпретацію. Чорна діра, можливо, розірвала захоплену зірку, створивши плазмовий диск, який демонструє мінливість, або ж вона могла утворити диск, який мерехтить, коли газ стрімко падає до чорної діри. «Якщо IMBH пожирає зірку, скільки часу потрібно, щоб поглинути газ зірки? У 2009 році HLX-1 була досить яскравою. Потім, у 2012 році, вона була приблизно в 100 разів яскравішою. А потім знову зникла», — сказав співавтор дослідження Роберто Сорія з Італійського національного інституту астрофізики (INAF). «Тож тепер нам потрібно почекати і подивитися, чи вона спалахує кілька разів, чи був початок, був пік, а тепер вона просто зменшуватиметься, поки не зникне». Відкривайте для себе найновіші новини науки, технологій та космосу завдяки понад 100 000 підписникам, які щодня отримують аналітику на Phys.org. Підпишіться на нашу безкоштовну розсилку та отримуйте оновлення про важливі прориви, інновації та дослідження — щодня або щотижня. IMBH знаходиться на околиці галактики NGC 6099, приблизно за 40 000 світлових років від центру галактики. Ймовірно, в ядрі галактики знаходиться надмасивна чорна діра, яка наразі перебуває в стані спокою та не пожирає зірку. Команда наголошує, що дослідження внутрішньомасивних чорних дір (ВМЧД) може показати, як взагалі утворюються більші надмасивні чорні діри. Існує дві альтернативні теорії. Одна з них полягає в тому, що ВМЧД є зародком для створення ще більших чорних дір шляхом злиття, оскільки великі галактики ростуть, поглинаючи менші галактики. Чорна діра в центрі галактики також зростає під час цих злиттів. Спостереження Хаббла виявили пропорційну залежність: чим масивніша галактика, тим більша чорна діра. Виходячи з цього нового відкриття, можна припустити, що галактики можуть мати «супутникові IMBH», які обертаються в гало галактики, але не завжди падають до центру. Інша теорія полягає в тому, що газові хмари посередині гало темної матерії в ранньому Всесвіті не утворюють спочатку зірки, а просто колапсують безпосередньо в надмасивну чорну діру. Відкриття космічним телескопом Джеймса Вебба NASA дуже далеких чорних дір, які непропорційно масивніші порівняно з їхньою галактикою, підтверджує цю ідею. Однак, може існувати спостережне упередження в бік виявлення надзвичайно масивних чорних дір у далекому Всесвіті, оскільки ті, що меншого розміру, занадто слабкі, щоб їх можна було побачити. Насправді, може існувати більше різноманітності в тому, як наш динамічний Всесвіт конструює чорні діри. Надмасивні чорні діри, що колапсують всередині гало темної матерії, можуть просто рости інакше, ніж ті, що живуть у карликових галактиках, де акреція чорних дір може бути переважним механізмом росту. «Тож, якщо нам пощастить, ми виявимо більше вільно плаваючих чорних дір, які раптово стануть яскравими в рентгенівському випромінюванні через подію припливного порушення. Якщо ми зможемо провести статистичне дослідження, це покаже нам, скільки таких внутрішньомікрочорних дір існує, як часто вони порушують зірку, як більші галактики виросли, збираючи менші галактики», – сказав Сорія. Проблема полягає в тому, що Чандра та XMM-Newton спостерігають лише за невеликою частиною неба, тому вони не часто виявляють нові події припливних порушень, під час яких чорні діри поглинають зірки. Обсерваторія Вери К. Рубін у Чилі, телескоп для огляду всього неба від Національного наукового фонду США та Міністерства енергетики, змогла виявити ці події в оптичному світлі на відстані до сотень мільйонів світлових років. Подальші спостереження за допомогою Хаббла та Вебба можуть виявити зоряне скупчення навколо чорної діри.