У самой первой найденной черной дыры нашли странности

19.02.2021 17:54

У самой первой найденной черной дыры нашли странности

Ученые считают, что черные дыры звездной массы, которые в несколько раз превышают массу Солнца, образуются, когда гигантские звезды умирают и схлопываются сами по себе. Первой из когда-либо обнаруженных черных дыр был Cygnus X-1 , расположенный в пределах Млечного Пути в созвездии Лебедя. Астрономы увидели первые признаки черной дыры в 1964 году через газ, который она отсосала у близко вращающейся голубой звезды-сверхгиганта. Когда этот газ по спирали попал в черную дыру, он стал настолько горячим, что испускал высокоэнергетические рентгеновские лучи и гамма-лучи, которые могли обнаружить спутники.

Трио исследований в 2011 году предложило, что Cygnus X-1 был расположен около 6,070 световых лет от Земли, но новое исследование предполагает , что черная дыра на самом деле около 7240 световых лет от нас . Поскольку другие характеристики объекта рассчитываются на основе расстояния, новый расчет утверждает, что Cygnus X-1 намного больше, чем предполагали ученые.

Чтобы оценить расстояние до черной дыры, ученые используют так называемый метод параллакса, который исследует Cygnus X-1 в сравнении с его фоном.

"Если вы держите палец на расстоянии вытянутой руки и закроете один глаз, а затем другой, вы увидите, что он [ваш палец] кажется движется из одного места в другое по сравнению с более удаленными фоновыми объектами", - объясняет астрофизик Джеймс Миллер-Джонс из Куртинского университета Международного центра радиоастрономических исследований в Перте, Австралия, ведущий автор нового исследования и соавтор некоторых исследований 2011 года. "Используя ту же идею, можно вычислить, как далеко был Cygnus X-1, посмотрев на него с разных точек зрения, когда Земля двигалась вокруг Солнца".

В работе 2011 года был проанализирован свет звезды-компаньона черной дыры, чтобы помочь оценить диаметр звезды. С помощью этого измерения исследователи вычислили другие детали партнерства, такие как масса черной дыры, предположив, что она примерно в 14,8 раз больше , чем у Солнца .

Однако исследование 2011 года не собирало данные о черной дыре на протяжении полной орбиты вокруг ее звезды-компаньона. Без этой информации предыдущая работа не могла полностью объяснить, как эти орбитальные движения могут повлиять на оценки расстояния и массы.

В новом исследовании Миллер-Джонс и его коллеги проанализировали наблюдения Cygnus X-1, полученные с помощью системы очень длинных базовых линий (VLBA), гигантского радиотелескопа, состоящего из 10 тарелок, разбросанных по территории США в течение шести 12-часовых сеансов. Наблюдения, проводимые в течение нескольких дней подряд, исследователи отслеживали полную орбиту черной дыры.

Используя метод параллакса на этих новых данных в сочетании с данными 2011 года, ученые обнаружили, что черная дыра может быть дальше, чем считалось ранее, примерно в 7240 световых годах от Земли.

Эти новые открытия заставили исследователей пересмотреть модели движения звезды-компаньона Cygnus X-1, что, в свою очередь, привело к новой оценке массы черной дыры - примерно в 21,2 раза больше массы Солнца. Такой размер делает Cygnus X-1 самой большой черной дырой звездной массы, обнаруженной на сегодняшний день с помощью наблюдений за светом. (Гравитационно-волновые обсерватории, такие как LIGO, которые обнаруживают рябь в ткани пространства и времени, обнаружили более крупные черные дыры звездной массы, в том числе одну, примерно в 50 раз превышающую массу Солнца .)

Эти результаты показывают, что звезды, образующие черные дыры звездной массы, могут не терять из-за ветра столько материала, как считалось ранее. "Масса черной дыры определяется тем, насколько массивной она была в начале", - сказал Миллер-Джонс. "Звезды теряют массу по мере того, как ветер дует с их поверхности, а массивные звезды порождают более сильные ветры. Самые массивные звезды могут иметь очень сильные ветры и теряют большую массу через них, прежде чем они образуют черные дыры".

Таким образом, новый гигантский размер Cygnus X-1 предполагает, что звезды, образующие черные дыры звездной массы, могут быть больше, чем считалось ранее. "Предыдущие модели предсказывали, что самая массивная черная дыра, которую должна образовать массивная звезда в нашей галактике Млечный Путь, должна быть примерно в 15 раз больше массы Солнца", - сказал Миллер-Джонс. "Таким образом, обнаружение массы, в 21 раз превышающей массу Солнца, означает, что мы должны пересмотреть наши оценки того, сколько массы теряют эти массивные звезды".

Обновленные оценки массы и расстояния до черной дыры также помогли выявить, что объект вращается очень близко к скорости света, "быстрее, чем любая другая черная дыра, обнаруженная на сегодняшний день", - соавтор исследования Сюешань Чжао из Китайской академии наук в Пекин, говорится в заявлении.

И даже более крупные черные дыры звездных масс могут ждать внимания ученых. «Cygnus X-1 вряд ли является самой массивной черной дырой звездной массы, которая может быть образована», - сказал Миллер-Джонс. "Вопрос в том, можем ли мы их идентифицировать и насколько точно мы можем измерить их массу?"

Ученые подробно рассказали о своих выводах онлайн 18 февраля в журнале Science. Две другие статьи, посвященные различным аспектам этой работы, также появились 18 февраля в The Astrophysical Journal.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2021 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.