Большие и малые черные дыры питаются одинаково

Группе американских астрономов удалось установить, что процесс поглощения материи одинаков для черных дыр разных размеров. Этот факт может оказаться полезным для предсказания свойств загадочных черных дыр средней величины. Работа авторов принята к печати в журнал The Astrophysical Journal.

В космосе черная дыра окружена аккреционным диском – материей, которая удерживается силой притяжения дыры. Процесс "питания" дыр заключается в том, что часть материи под действием этой силы падает на поверхность дыры. В качестве основного объекта наблюдения ученые выбрали черную дыру, расположенную в центре галактики M81 на расстоянии около 12 миллионов световых лет от Земли. Масса этой черной дыры составляет 70 миллионов солнечных масс. Она относится к классу сверхмассивных черных дыр. Ее "рацион" составляет газ, заполняющий центр галактики.

Первый этап исследования заключался в сборе данных о процессе поглощения материи этой черной дырой. Дело в том, что перед тем как "быть съеденным", космический газ под действием сил гравитации дыры разгоняется до околосветовых скоростей. При этом выделяется электромагнитное излучение. Для наблюдения за различными диапазонами этого излучения ученые использовали шесть различных телескопов, включая орбитальную рентгеновскую обсерваторию Чандра (Chandra). В результате были получены очень точные распределения энергии по времени и по частотам.

Полученные распределения сравнивались с известными распределениями энергии излучения для черных дыр звездной массы. Это объекты, средняя масса которых составляет около десяти солнечных. Такие дыры обычно вращаются вокруг звезды-компаньона и питаются ее газом. Распределения сверхмассивной дыры и дыр звездной масс совпали, из чего был сделан вывод, что схема питания не зависит от размера черной дыры.

Далее авторы построили математическую модель окружения черной дыры, которая хорошо согласуется с полученными данными. Ученые надеются, что, используя эту модель, удастся получить распределение излучения аккреционного диска для загадочного класса черных дыр средней величины. Это черные дыры, масса которых лежит в промежутке от нескольких сотен, до нескольких тысяч масс Солнца. Они являются связующим звеном между сверхмассивными и черными дырами звездной массы. В настоящее время не одного такого объекта астрономы не наблюдают. Знание особенностей излучения может помочь в их поиске.