Топливом для роста этих объектов служат десятки тысяч поглощённых ими звёзд.

При изучении чёрных дыр астрономы в основном уделяют внимание двум классам объектов. Первые – чёрные дыры звёздной массы – весят от 5 до 30 раз больше Солнца; в то время как вторые – сверхмассивные чёрные дыры – в миллионы или даже миллиарды раз тяжелее нашего светила. Однако сейчас учёные находят всё больше подтверждений тому, что между ними существует еще один класс – так называемые «чёрные дыры промежуточной массы».

Новая научная работа, основанная на наблюдениях космической обсерватории «Чандра», проливает свет на то, где и как формируется этот класс объектов. Авторы считают, что разгадка лежит в плотных звёздных скоплениях в центрах галактик.

Тесное расположение звёзд в подобных чрезвычайно плотных скоплениях создаёт благоприятные условия для формирования чёрных дыр промежуточной массы. И, судя по всему, чем больше плотность скопления, тем больше вероятность, что оно содержит растущую чёрную дыру.

Вивьен Балдассаре, ведущая авторка работы

Плотность звёздного скопления можно оценить, измерив его дисперсию скоростей – меру того, насколько различны скорости составляющих его объектов. Команда предполагает, что существует некий порог этой величины, при превышении которого чёрная дыра в центре скопления начинает стремительно расти, поглощая окружающие её светила. Это подтверждается данными наблюдений: вероятность найти растущую чёрную дыру в скоплении с плотностью выше порога примерно в два раза больше, чем в менее плотных.

Это один из самых впечатляющих примеров ненасытной природы чёрных дыр, который мы когда-либо видели: во время роста они поглощают тысячи или даже десятки тысяч звёзд. Темп роста снижается только тогда, когда иссякает запас светил.

Николас Стоун, соавтор работы

Более ранние гипотезы о происхождении чёрных дыр промежуточной массы включают в себя формирование в результате коллапса крупной звезды или гигантского облака пыли и газа – однако необходимые для этого условия, по мнению учёных, существовали только в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Процесс, предложенный в последнем исследовании, не имеет таких ограничений; согласно ему, новые объекты подобного класса могут возникать и по сей день.

Результаты этого исследования могли бы объяснить загадочные гравитационные волны, обнаруженные обсерваторией LIGO и приписываемые чёрным дырам с массами от 50 до 100 солнечных.

Наше исследование не позволяет точно сказать, происходит ли в звёздных скоплениях стремительный рост чёрных дыр. Однако дальнейшие наблюдения в рентгеновском диапазоне и дополнительное теоретическое моделирование позволят нам укрепить нашу позицию.

Ади Фоорд, соавтор работы

Источник