Космический телескоп Hubble и рентгеновская обсерватория Chandra обнаружили возможную черную дыру промежуточной массы, поглощающую звезду в галактике на расстоянии около 450 миллионов световых лет от Земли. Объект, получивший название NGC 6099 HLX-1, был зафиксирован благодаря комбинации оптических и рентгеновских данных. Это открытие предоставляет уникальную возможность изучить один из самых загадочных и малоизученных классов объектов в астрофизике.
Черные дыры промежуточной массы (IMBH) занимают промежуточное положение между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами в центрах галактик. Их масса варьируется от нескольких сотен до сотен тысяч масс Солнца. На сегодняшний день подтверждено лишь несколько кандидатов в IMBH, поскольку их сложно обнаружить из-за особенностей их природы.
Объект HLX-1 расположен на окраине эллиптической галактики NGC 6099, примерно в 40 000 световых годах от ее центра, внутри компактного звездного скопления. Такое необычное расположение соответствует моделям, предполагающим существование IMBH в качестве галактических спутников.
Впервые HLX-1 был обнаружен обсерваторией Chandra в 2009 году. Его яркость значительно увеличилась к 2012 году, а затем постепенно снижалась вплоть до 2023 года. По мнению ученых, такие изменения могут быть связаны с событием приливного разрушения, когда звезда, подошедшая слишком близко к черной дыре, разрывается на части под действием гравитации. Вещество звезды формирует аккреционный диск вокруг черной дыры, нагревается до миллионов градусов и излучает энергию, что и позволило зафиксировать HLX-1.
Черные дыры промежуточной массы играют важную роль в понимании космической эволюции. Они могут быть промежуточным звеном в формировании сверхмассивных черных дыр. Одна из гипотез предполагает, что сверхмассивные черные дыры образовались в результате слияния IMBH, поглощенных крупными галактиками в процессе их эволюции. Другая теория гласит, что они могли сформироваться непосредственно из коллапсирующих облаков первичного газа, минуя промежуточные стадии.
Открытие HLX-1 помогает проверить эти гипотезы, предоставляя ценные данные о механизмах аккреции, распределении и массе потенциальных IMBH. Тот факт, что HLX-1 находится далеко от центра галактики, в компактном звездном скоплении, указывает на возможность существования таких объектов в виде спутников на окраинах галактик. Если это подтвердится, это укрепит теорию иерархического роста черных дыр.
Дальнейшие наблюдения за изменением яркости HLX-1, а также сопоставление оптических и рентгеновских данных позволят точнее определить природу этого события. Ученые надеются выяснить, был ли это единичный всплеск или часть периодического процесса аккреции. Это важно для понимания того, ведут ли такие объекты себя подобно активным галактическим ядрам (AGN) или подчиняются другим законам.
Поиск кандидатов в IMBH остается сложной задачей, поскольку подобные события редки и трудно поддаются наблюдению. Однако с вводом в строй новых инструментов, таких как обсерватория Vera C. Rubin в Чили, ситуация может измениться. Этот телескоп проведет полный обзор южного неба, что позволит обнаружить сотни транзиентных событий, включая возможные сигналы от IMBH.
Систематическое изучение таких объектов поможет заполнить пробел в наблюдениях между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами. Будущие исследования с использованием телескопа James Webb и других инструментов помогут подтвердить наличие звездных скоплений вокруг кандидатов в IMBH и точно измерить их массу. Кроме того, комбинация оптических, инфракрасных и рентгеновских данных позволит прояснить сценарии их формирования.
Помимо прямых наблюдений, статистика аккреционных событий (их частота, местоположение и энергия) будет иметь ключевое значение для понимания роли IMBH в космосе. HLX-1, скорее всего, лишь один из многих подобных объектов, ожидающих своего открытия.
Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.