С помощью сети радиотелескопов «Very Long Baseline Array» ученые провели уточнение дистанции до рентгеновской двойной системы Cygnus X-1, в составе которой находится одна из расположенных наиболее близко к Земле черных дыр. Согласно новым данным, расстояние до этой системы на 20% больше, чем предполагалось ранее, а масса гравитационного объекта внутри неё превышает границы, установленные моделями эволюции звезд. Результаты и выводы исследователей были опубликованы в журнале Science.
«При анализе рентгеновских двойных систем мы не сталкивались с черными дырами, масса которых превышала бы 20 масс Солнца. Однако обнаружение гравитационных волн, возникающих при слиянии черных дыр, продемонстрировало возможность существования объектов значительно массивнее – вплоть до 50 и более солнечных масс. Это указывает на расхождение, которое ставит под вопрос существующие теории формирования черных дыр из массивных звезд», – поясняют авторы научной работы.
Рентгеновский объект Cygnus X-1 был впервые обнаружен в 1964 году. Он находится в созвездии Лебедь и, как указывают обновленные данные, располагается на расстоянии 7,2 тысячи световых лет от Земли. Эта система включает в себя черную дыру, масса которой, по последним расчетам, составляет 21 солнечную массу, а также голубого сверхгиганта – ее компаньона.
Звезда-донор обеспечивает питательными веществами аккреционный диск, окружающий черную дыру. Внутренняя область этого диска разогревается до миллионов градусов, что является источником наблюдаемого рентгеновского излучения. Одновременно с этим часть вещества выбрасывается в межзвездное пространство посредством двух струй, направленных перпендикулярно плоскости аккреционного диска.
Предполагается, что звезда, ставшая основой черной дыры в системе Cygnus X-1, имела массу, примерно в 60 раз превышающую массу Солнца. Вероятно, она прошла стадию гравитационного коллапса без взрыва сверхновой, иначе компаньон был бы выброшен из системы. Примечательно, что черная дыра совершает полный оборот вокруг звезды-компаньона каждые 5,6 земных суток, а расстояние между ними составляет лишь одну пятую расстояния от Земли до Солнца», – заключили авторы исследования.
Определенная с высокой точностью масса черной дыры в Cygnus X-1 является наибольшей среди всех подобных объектов, идентифицированных посредством электромагнитного излучения. Исследователи полагают, что это свидетельствует о том, что объем вещества, перенесенного звездными потоками от предшественницы этой черной дыры, был меньше, чем прогнозируют современные модели эволюции массивных звезд.
