Астрономы предложили новый метод обнаружения чёрных дыр

Чёрная дыра звёздной массы представляет собой компактный объект с массой более трёх солнечных. Она настолько плотная и обладает такой мощной силой притяжения, что даже свет не может вырваться из её цепких объятий. Чёрные дыры невозможно наблюдать напрямую, а лишь благодаря различным эффектам, например, в случае, когда чёрная дыра поглощает звезду-компаньона. Обычно чёрная дыра поглощает вещество “тихо”, через аккреционный диск. Тем не менее, существуют периоды, когда падение в чёрную дыру материала приводит к мощному взрыву, что создаёт сильную и яркую вспышку рентгеновского излучения.

Двойные системы, состоящие из звезды, передающей своё вещество чёрной дыре, являются отличными космическими лабораториями для понимания самых экстремальных физических явлений во Вселенной, таких как превращение массивной звезды в чёрную дыру или нейтронную звезду. До сих пор в Млечном Пути было обнаружено всего около 60 кандидатов в чёрные дыры такого типа и только 17 из них были подтверждены. Это связано с трудностями, возникающими при изучении движения звезды-компаньона вокруг чёрной дыры, что необходимо для определения её массы и подтверждения типа объекта.

На этой иллюстрации изображена сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики. Синим цветом обозначен свет, излучаемый материалом, находящимся около чёрной дыры. Структура, окружающая чёрную дыру, состоящая из газа и пыли, называется тор и обозначена серым цветом. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech

У исследователей имеются весьма ограниченные знания об образовании и эволюции таких двойных систем, из-за их немногочисленности. Поэтому, важно разработать новые методики для обнаружения тех объектов, которые не находятся в активной фазе, и, таким образом, не излучают рентгеновское излучение.

Исследователи IAC Хорхе Касарес (Jorge Casares) и Мигель А. Перес Торрес (Miguel A. Pérez Torres) протестировали новый метод измерения яркости этих двоичных пар с помощью комбинации фильтров, центрированных по линии водорода H-alpha. Измерения дают информацию об интенсивности и ширине этой линии, которая образуется в аккреционном диске вокруг чёрной дыры. В частности, ширина H-alpha может быть использована в качестве индикатора силы гравитационного поля и, следовательно, может служить для определения существования чёрной дыры. Этот метод мог бы эффективно выявлять новые чёрные дыры, находящиеся в неактивной фазе.

Чтобы продемонстрировать полезность своей техники, исследователи наблюдали четыре системы с подтверждёнными чёрными дырами, используя набор специальных фильтров на инструменте ACAM, установленном на 4,2-метровом телескопе Уильяма Гершеля (WHT) в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос (Ла-Пальма). Затем результаты сравнивались с прямыми измерениями ширины линии H-alpha, полученной с помощью спектрографа ISIS на Gran Teleescopio de Canarias (GTC). Результат показал, что использование значения ширины линии H-alpha может открыть дверь для более эффективного обнаружения неактивных чёрных дыр в двойных системах.

Астрономы подсчитали, что анализ области неба размером в 1000 квадратных градусов (около 10 процентов) должен выявить не менее 50 новых объектов такого типа, что в три раза больше, чем уже обнаружено на сегодняшний день.

Источник: Universetoday