Космический телескоп Hubble и рентгеновская обсерватория Chandra совместно выявили вероятную черную дыру промежуточной массы, поглощающую звезду в галактике, расположенной примерно в 450 миллионов световых лет от Земли. Объект, обозначенный как NGC 6099 HLX-1, был идентифицирован благодаря сопоставлению оптических и рентгеновских данных. Это открытие дает редкую возможность исследовать один из самых таинственных и недостаточно изученных классов объектов в астрофизике.
Объекты промежуточной массы (IMBH) находятся между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами 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.
HLX-1 находится на границе эллиптической галактики NGC 6099, приблизительно в 40 000 световых лет от её центра, в пределах плотного звездного скопления. Данная аномальная локация соответствует теоретическим представлениям, согласно которым IMBH могут выступать в роли галактических спутников.
Обсерватория Chandra впервые зарегистрировала HLX-1 в 2009 году. К 2012 году его светимость существенно возросла, после чего наблюдалось постепенное снижение вплоть до 2023 года. Ученые предполагают, что эти изменения могут быть связаны с событием приливного разрушения, в ходе которого звезда, приблизившись к черной дыре на критическое расстояние, распадается под воздействием гравитационных сил. Материал звезды образует аккреционный диск вокруг черной дыры, нагревается до миллионов градусов и испускает энергию, что и позволило наблюдать HLX-1.
Черные дыры промежуточной массы имеют ключевое значение для изучения космической эволюции. Они способны служить связующим звеном в процессе формирования сверхмассивных черных дыр. Согласно одной из гипотез, сверхмассивные черные дыры могли возникнуть в результате слияния черных дыр промежуточной массы, поглощенных крупными галактиками в ходе их развития. Альтернативная теория предполагает, что они могли сформироваться непосредственно из коллапсирующих облаков первичного газа, без прохождения промежуточных этапов.
HLX-1 предоставляет уникальную возможность для проверки этих гипотез, поскольку он содержит важные сведения о процессах аккреции, распределении и массе потенциальных IMBH. Расположение HLX-1, удаленное от центра галактики и находящееся в плотном звездном скоплении, предполагает, что подобные объекты могут существовать в качестве периферийных спутников галактик. Подтверждение этой гипотезы станет дополнительным аргументом в пользу теории иерархического формирования черных дыр.
Наблюдения за изменениями яркости HLX-1 и сопоставление оптических и рентгеновских данных помогут более точно установить, что послужило причиной этого явления. Исследователи стремятся определить, являлся ли этот всплеск однократным событием или представляет собой часть периодического процесса аккреции. Это необходимо для выяснения, проявляют ли подобные объекты свойства, характерные для активных галактических ядер (AGN), или подчиняются иным принципам.
Поиск кандидатов в IMBH представляет собой непростую задачу, поскольку подобные явления происходят нечасто и их трудно зафиксировать. Однако, с появлением новых инструментов, например, обсерватории Vera C. Rubin в Чили, ситуация может измениться. Этот телескоп осуществит полный обзор южного неба, что позволит выявить сотни транзиентных событий, в том числе и потенциальные сигналы от IMBH.
Исследование подобных объектов поможет восполнить недостаток данных, связывающих черные дыры звездной массы и сверхмассивные черные дыры. Планируемые исследования с использованием телескопа Джеймса Уэбба и других приборов позволят установить, существуют ли звездные скопления вокруг предполагаемых IMBH, и точно определить их массу. Также, объединение оптических, инфракрасных и рентгеновских данных позволит лучше понять процессы их образования.
Для понимания роли IMBH в космосе, помимо непосредственных наблюдений, принципиальное значение будет иметь статистика аккреционных событий, включая их частоту, местоположение и энергию. HLX-1, вероятно, является лишь одним из множества подобных объектов, которые еще предстоит обнаружить.
Исследование опубликовано в журнале .