Спустя шесть десятилетий после открытия первая обнаруженная черная дыра все еще заставляет астрономов ломать голову. Оказывается, космический гигант в основе системы Cygnus X-1 на 50% массивнее, чем считалось ранее, что делает его самой тяжелой черной дырой звездной массы, когда-либо наблюдаемой напрямую.

Основываясь на новых наблюдениях, международная группа исследователей оценила, что черная дыра в 21 раз больше массы нашего Солнца и вращается быстрее, чем любая другая известная черная дыра. Пересчитанный вес заставляет ученых переосмыслить, как эволюционируют яркие звезды, превращающиеся в черные дыры, и как быстро они сбрасывают кожу перед смертью.

Масса черной дыры зависит от свойств ее родительской звезды, таких как масса звезды и ее металличность (насколько она состоит из элементов тяжелее гелия). За время жизни звезды она сбрасывает свои внешние слои под воздействием звездных ветров. Ученые считают, что более крупные звезды, богатые тяжелыми элементами, теряют свою массу быстрее, чем звезды меньшего размера с меньшей металличностью.

«Звезды теряют массу по сравнению с окружающей средой из-за звездных ветров, которые дуют с их поверхности. Но чтобы сделать черную дыру такой тяжелой и так быстро вращающейся, нам нужно уменьшить количество массы, которую яркие звезды теряют за время своей жизни», - говорится в исследовании. соавтор Илья Мандель, астрофизик из австралийского университета Монаш.

Расстояние имеет значение

В новом исследовании ученые оценили массу Лебедя X-1, используя испытанный метод измерения расстояний до звезд от Земли, который называется параллакс. Когда Земля вращается вокруг Солнца, астрономы измеряют видимое движение звезд относительно фона более далеких звезд, и с помощью небольшой тригонометрии они могут использовать это движение для расчета расстояния звезды от Земли.

Вдобавок черная дыра Лебедя X-1 медленно пожирает свою ярко-голубую звезду-компаньон, всасывая внешние слои этой звезды, образуя яркий диск, вращающийся вокруг черной дыры. Когда вещество попадает в черную дыру, оно нагревается до миллионов градусов и испускает яркое рентгеновское излучение. Часть этой материи едва ускользает от черной дыры и выбрасывается мощными струями, излучающими радиоволны, которые можно обнаружить на Земле.

Именно эти характерные яркие джеты группа исследователей отслеживала с помощью наблюдений с помощью системы очень длинных базовых линий (VLBA), сети размером с континент из 10 радиотелескопов, разбросанных по Соединенным Штатам, от Гавайев до Виргинских островов. В течение шести дней они проследили полную орбиту черной дыры вокруг ее звезды-компаньона и определили, насколько черная дыра сместилась в пространстве.

Они обнаружили, что Cygnus X-1 составляет около 7200 единиц световых лет от Земли, что превышает предыдущую оценку в 6000 световых лет. Обновленное расстояние предполагает, что голубая звезда-компаньон-сверхгигант ярче и массивнее, чем считалось ранее, и в 40 раз массивнее нашего Солнца. А учитывая орбитальный период черной дыры, они смогли дать новую оценку массы черной дыры - колоссальную 21 массу Солнца.

«Используя обновленные измерения массы черной дыры и ее расстояния от Земли, мы смогли подтвердить, что Лебедь X-1 вращается невероятно быстро - очень близко к скорости света и быстрее, чем любая другая черная дыра, обнаруженная на сегодняшний день, \"Соавтор исследования Лицзюнь Гоу, исследователь Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук (NAOC), говорится в заявлении.

Это открытие является свидетельством того, как улучшение чувствительности и точности телескопов может раскрыть тайны даже в некоторых из наиболее изученных частей нашей Вселенной.

«По мере появления телескопов следующего поколения их улучшенная чувствительность раскрывает Вселенную все более детально», - соавтор исследования Сюешань Чжао, исследователь из NAOC «Прекрасное время быть астрономом».