Пылевое кольцо вокруг черной дыры позволило уточнить расстояние до нее

Астрономы при помощи телескопа eROSITA, установленного на космической обсерватории «Спектр-РГ», открыли огромное и идеально круглое пылевое кольцо, рассеивающее рентгеновское излучение от двойной системы с черной дырой. Полученные данные позволили не только с очень большой точностью определить расстояние до источника излучения, но и узнать его свойства. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Рассеяние и поглощение межзвездной средой рентгеновского излучения от различных источников в Млечном Пути может рассказать о физических и химических свойствах межзвездной пыли, а также помочь с большой точностью геометрически определить расстояние до интересующего ученых объекта, за счет того, что рассеянное на пыли излучение проходит до земного наблюдателя больший путь, нежели излучение самого источника (эффект светового эха). Наиболее удобными объектами, для которых можно таким образом определить расстояние до Земли, считаются нестационарные источники рентгеновского излучения, такие как двойные рентгеновские системы, мягкие гамма-репитеры или гамма-всплески, способные порождать световое эхо в виде отдельных колец. В качестве красивого примера можно привести двойную систему Циркуль X-1, где наблюдалась система из четырех колец, видимых в рентгеновском диапазоне.

Группа астрономов во главе с Георгом Ламером (Georg Lamer) из Потсдамского астрофизического института опубликовала результаты анализа данных рентгеновских наблюдений за транзиентом MAXI J1348−630, проведенных в феврале и августе 2020 года при помощи телескопа eROSITA, установленного на космической обсерватории «Спектр-РГ», а также данных наблюдений космических телескопов XMM-Newton, MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image) и Gaia. Первоначально транзиент был обнаружен 26 января 2019 года, дальнейшие наблюдения позволили связать его с активностью черной дыры, находящейся на расстоянии 3–4 килопарсека от Земли, однако ученым необходимы были новые данные наблюдений, чтобы разобраться в природе и свойствах источника.

В итоге астрономам удалось обнаружить практически идеально круглое кольцо из пыли, в центре которого находился источник рентгеновского излучения, совпадающий с MAXI J1348-630. Дальнейшие наблюдения позволили выявить кандидатов в дуги дополнительных колец внутри и за пределами основного кольца. В феврале 2020 года кольцо имело внешний диаметр 1,3 градуса, который к августу увеличился до 1,6 градуса, что делает это кольцо самым крупным подобным объектом из наблюдавшихся. Кроме того, астрономы смогли с очень большой точностью определить расстояние до самого источника. Оно составило 3390 парсек, что помещает MAXI J1348-630 в область с относительно низкой звездной плотностью, расположенной между спиральными рукавами Стрельца и Щита-Центавра Млечного Пути.

Данные наблюдений также позволили исследователям сделать переоценку массы черной дыры, которая составила 11±2 массы Солнца, предполагается, что ее компаньоном является звезда спектрального класса К, вещество с которой перетекает на черную дыру. Это открытие демонстрирует большие возможности «Спектра-РГ» с точки зрения исследования вспышечной активности разнообразных источников излучения и понимания их природы, а также механизмов взаимодействия излучения с межзвездной средой.

Обсерватория «Спектр-РГ» начала свою работу в октябре 2019 года. Ожидается, что за 6,5 лет аппарат при помощи российского широкоугольного телескопа ART-ХС и немецкого телескопа eROSITA проведет высокочувствительный масштабный обзор небесной сферы в рентгеновском диапазоне. О том, какие загадки Вселенной поможет разгадать астрономам «Спектр-РГ», можно узнать из нашего материала «Мы проведем тотальную перепись».

Александр Войтюк