Учёные из МГУ смогли ещё точнее рассчитать массу чёрной дыры в звёздной двойной системе MAXI J1348–630. По новым расчётам выяснилось, что масса чёрной дыры в два раза больше, чем по предыдущим расчётам. Эти исследования уже опубликованы в журнале Q1 Astronomy and Astrophysics.
В начале 2019 года на небе вспыхнул новый источник в созвездии Центавра. Источник увеличил свою светимость в рентгеновском диапазоне, и за пару дней после обнаружения он стал ярче самого яркого объекта в рентгеновском диапазоне —Крабовидной туманности — где‑то в 2 раза.
Вспышку наблюдали 7 телескопов, работающих на орбите в разных диапазонах. Первым из них вспышку зафиксировал телескоп MAXI (объект решили назвать по имени телескопа с добавлением координат объекта). Пик вспышки продолжался в течение нескольких дней, после чего объект угас примерно за полгода.
Вспышка или нарастание светимости чёрных дыр и нейтронных звёзд обусловлена усилением темпа аккреции вещества из окружающего пространства на эти объекты. Отличить их друг от друга при наблюдении «нарастания‑пика‑угасания» вспышки очень сложно. Потому что вспышка может указывать и на черную дыру, и на нейтронную звезду. В связи с этим природа объекта MAXI J1348–630 оставалась спорной.
Чёрные дыры и нейтронные звёзды объекты очень плотные, но у нейтронных звезд есть так называемая «твёрдая» поверхность. Что касается чёрных дыр, то вместо «твёрдой» поверхности у них существует горизонт событий, представляющий собой «воображаемую» границу пространства‑времени, откуда не может вырваться даже свет. Отличать объекты было бы проще, если бы они были на близком расстоянии от Земли, но находятся далеко (даже по космическим меркам).
Для различия объектов во время вспышки приходящее излучение регистрируют на Землю в нескольких диапазонах: оптическом, рентгеновском и радио. И по спектральным и временным характеристикам излучения можно определить размер и температуру объекта, а также получить вывод о механизме излучения. Также зная расстояние, возможно рассчитать светимость и массу объекта. Так, например, масса нейтронных звезд составляет менее трёх масс Солнца, а масса «звёздных» чёрных дыр — примерно от пяти до 50 масс Солнца.
MAXI J1348–630 представляет собой новый объект и расстояние до него было неизвестно, поэтому оценка его массы была неточной. Но благодаря российско‑немецкому телескопу СРГ было обнаружено гигантское пылевое кольцо вокруг объекта, образовавшееся в результате кратковременной вспышки. Полученное излучение объекта отразилось от обнаруженного кольца в разных точках, и пришло к Земле, но с задержкой, или, как ещё говорят — возник эффект «светового эха». Излучение от объекта MAXI J1348–630 отразилось от межзвездных пылевых облаков, до них расстояние было известно по сверхточным измерениям в эксперименте Gaia. Поэтому с учётом расстояния до облаков и времени распространения «светового эха» учёные определили расстояние до объекта, составившее 9 тысяч световых лет. Это гораздо меньше предыдущих найденных значений. Выяснив расстояние, астрофизики ГАИШ МГУ смогли определить тип объекта (чёрная дыра) и уточнить массу MAXI J1348–630 с помощью метода скалирования.
Метод представляет собой расчёт спектрального индекса, то есть во время развития вспышки у чёрных дыр «наклон» спектра сначала нарастает, а потом остаётся постоянным в максимуме вспышки. Если же это нейтронные звезды, то он не изменяется на протяжении всей вспышки.
Учёные сопоставили поведение индекса в MAXI J1348–630 с таким же у известных чёрных дыр и нашли чёрную дыру с похожим профилем вспышки в системе XTE J1550–564. Поведение самих чёрных дыр во время вспышки было одинаковым, однако потоки излучения были разные из‑за отличия масс и расстояний до объектов. В итоге масса дыры оказалась в 2 раза больше её изначальной оценки.
