Астрономы утяжелили черную дыру в системе Лебедь X-1

Астрономы при помощи наземного радиоинтерферометра VLBA уточнили расстояние до черной дыры в системе Лебедя Х-1 и ее массу. Оказалось, что черная дыра гораздо тяжелее, чем считалось ранее, что позволило наложить ограничения на темп потери массы звездой-компаньоном. Статья опубликована в журнале Science.

Лебедь X-1 представляет собой рентгеновскую массивную двойную систему, которая содержит черную дыру и сверхгиганта спектрального класса O. Расстояние между компонентами оценивается в 0,2 астрономической единицы, а орбитальный период — в 5,6 дня. Сверхгигант своим звездным ветром подпитывает аккреционный диск вокруг черной дыры, который является ярким источником рентгеновского излучения. 

Эта система примечательна для астрономов по двум причинам. Первая заключается в том, что Лебедь X-1 был первым в истории кандидатом в черные дыры, обнаруженным в 1964 году. Вторая — что источник стал причиной шуточного пари между физиками Стивеном Хокингом и Кипом Торном в 1974 году. Торн ставил на то, что Лебедь Х-1 все же содержит черную дыру и выиграл у Хокинга годовую подписку на «Пентхаус» в 1990 году.

Группа астрономов во главе с Джеймсом Миллер-Джонсом (James Miller-Jones) из Университета Кертина опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Лебедем Х-1 при помощи наземного радиоинтерферометра VLBA (Very Long Baseline Array) в период с 29 мая по 3 июня 2016 года на частоте 8,4 гигагерц. Ученые хотели уточнить расстояние до системы при помощи метода радиоастрометрии.

Новое значение расстояния до системы составило 7240 световых лет. Это, в сочетании с архивными данными оптических наблюдений, привело к переопределению массы черной дыры в системе, которая теперь составляет 21,2±2,2 массы Солнца, что значительно больше, чем считалось ранее. Таким образом, Лебедь Х-1 содержит самую массивную черную дыру звездной массы, когда-либо обнаруженную без использования метода регистрации гравитационных волн. Масса сверхгиганта в системе была оценена в 40,6 масс Солнца, а длина большой полуоси орбиты черной дыры составила 0,16 астрономической единицы. Образование столь массивной черной дыры в системе с высоким уровнем металличности (в пределах Млечного Пути) накладывает ограничения на модели потери массы массивными звездами за счет звездных ветров, в частности в случае Лебедя Х-1 они должны быть в несколько раз менее интенсивными, чем считалось ранее. 

Ранее мы рассказывали о том, как Телескоп горизонта событий увидел колебания яркости тени черной дыры, как «Спектр-РГ» связал пузыри Ферми со сверхмассивной черной дырой Млечного Пути и как пылевое кольцо позволило уточнить расстояние до черной дыры звездных масс.

Александр Войтюк