Черная дыра промежуточной массы стала гравитационной линзой для гамма-всплеска

Астрономы открыли нового кандидата в черную дыру промежуточной массы. Предполагается, что она обладает массой в 55 тысяч масс Солнца и выступила в роли гравитационной линзы для короткого гамма-всплеска, благодаря чему ее и удалось открыть. Статья опубликована в журнале Nature.

На сегодняшний день астрономам известно о существовании как черных дыр звездных масс (от единиц до нескольких десятков масс Солнца), которые образуются в финале жизни массивных звезд, так и сверхмассивных черных дыр (10⁶—10¹⁰ масс Солнца), которые обычно обнаруживаются в центрах многих галактик. Однако теории предсказывают существование еще черных дыр промежуточных масс, которые находятся между «звездными» и сверхмассивными черными дырами. Считается, что подобные объекты могут помочь понять, каким образом в ранней Вселенной черные дыры могли быстро набирать массу.

Несмотря на то, что в Млечном Пути подобных объектов может быть несколько сотен, их поиск крайне сложен. Пока что ученые располагают лишь кандидатами в черные дыры промежуточных масс, которые обнаруживались в карликовых галактиках, шаровых скоплениях, гипермощных рентгеновских источниках и даже регистрировали гравитационный всплеск от возможного события рождения подобной черной дыры.

Группа астрономов во главе с Джеймсом Пейнтером (James Paynter) из Мельбурнского университета сообщила о результатах анализа выборки из 2,7 тысяч гамма-всплесков, зарегистрированных инструментом BATSE, который работал на космической обсерватории «Комптон». Целью ученых был поиск необычных всплесков, которых выглядели бы как начальный импульс гамма-излучения, за которым следовало бы дублирующее эхо. Подобная структура всплеска могла бы возникнуть в ситуации, когда между земным наблюдателем и источником гамма-излучения оказалась бы черная дыра, которая выступила бы в роли гравитационной линзы. При этом продолжительность временной задержки между основной вспышкой излучения и эхом, в основном, зависит от массы гравитационной линзы, но также и от и ориентации источника гамма-излучения.

Результатом анализа стал короткий гамма-всплеск GRB 950830, эхо в котором, по мнению ученых, свидетельствует о том, что в роли гравитационной линзы могла выступить черная дыра промежуточной массы. Наиболее вероятной представляется следующая картина происходившего: черная дыра обладает массой 55 тысяч масс Солнца и находится на красном смещении z≈1, а источник гамма-всплеска обладает красным смещением z≈2. Исследователи не исключают, что GRB 950830 был гравитационно линзирован шаровым скоплением, однако по их мнению это маловероятно из-за малой пространственной плотности подобных объектов. 

По расчетам исследователей в окрестностях Млечного Пути должно быть примерно 46 тысяч черных дыр промежуточных масс. Дальнейший поиск новых кандидатов в каталогах гамма-всплесков может подтвердить этот результат и позволит определить пространственную плотность черных дыр промежуточных масс во Вселенной.

О том, что такое черные дыры промежуточной массы и почему их так сложно найти можно узнать из нашего материала «Охота уже начата».

Александр Войтюк