Хотя у черных дыр и детей ясельного возраста, кажется, не так много общего, они удивительно похожи в одном аспекте: оба едят грязно, что дает достаточно доказательств того, что пища точно была.
Но в то время как один может оставить после себя капли масла или брызги йогурта, другой создает последствия ошеломляющих размеров. Когда черная дыра поглощает звезду, это вызывает то, что астрономы называют "приливным разрушением". Гибель несчастной звезды сопровождается вспышкой излучения, которое может затмить объединенный свет каждой звезды в галактике, в которой находится черная дыра, на месяцы и даже годы.
В статье, опубликованной в The Astrophysical Journal, группа астрономов, использует рентгеновские лучи, испускаемые приливным разрушением, известным как J2150, для проведения первых измерений масса и вращение черной дыры. Эта черная дыра относится к особому типу — черной дыре промежуточной массы — которая долгое время ускользала от наблюдения.
Повторно проанализировав рентгеновские данные, использованные для наблюдения вспышки J2150, и сравнив их со сложными теоретическими моделями, авторы показали, что эта вспышка действительно возникла в результате столкновения несчастливой звезды и черной дыры промежуточной массы. Рассматриваемая промежуточная черная дыра имеет особенно низкую массу — "всего" в 10 000 раз больше массы Солнца.
Десятки приливных взрывов были замечены в центрах больших галактик, содержащих сверхмассивные черные дыры, и небольшое количество наблюдалось также в центрах малых галактик, которые могли содержать промежуточные черные дыры. Однако прошлые данные никогда не были достаточно подробными, чтобы доказать, что отдельная вспышка приливного разрушения была вызвана промежуточной черной дырой.
Благодаря современным астрономическим наблюдениям мы знаем, что в центрах почти всех галактик, которые по размеру схожи с нашим Млечным путем или больше, находятся центральные сверхмассивные черные дыры. Эти чудовища имеют вес от 1 миллиона до 10 миллиардов раз больше массы нашего Солнца, и они становятся мощными источниками электромагнитного излучения, когда слишком много межзвездного газа попадает в их окрестности.
Масса этих черных дыр тесно коррелирует с полной массой их родительских галактик. Самые большие галактики содержат самые большие сверхмассивные черные дыры. Но очень мало известно о существовании черных дыр в центрах галактик меньше Млечного Пути. Из-за ограничений наблюдений сложно обнаружить центральные черные дыры, масса которых намного меньше 1 миллиона солнечных масс.
Несмотря на их предполагаемое изобилие, происхождение сверхмассивных черных дыр остается неизвестным, и в настоящее время существует множество различных теорий, которые пытаются их объяснить. Черные дыры средней массы могут быть семенами, из которых вырастают сверхмассивные черные дыры.
Еще более захватывающим, является измерение вращения J2150, которое группа смогла получить. Измерение спина дает ключ к пониманию того, как растут черные дыры, и, возможно, к физике элементарных частиц. Разбираемая в работе черная дыра обладает высокой скоростью вращения, но не далеко не максимальной, поднимая вопрос о том — как черная дыра развила "промежуточную" скорость.
Кроме того, измерение вращения позволяет астрофизикам проверять гипотезы о природе темной материи, которая, как считается, составляет большую часть материи во Вселенной. Темная материя может состоять из неизвестных элементарных частиц, еще не обнаруженных в лабораторных экспериментах. Если эти частицы существуют и имеют массы в определенном диапазоне, они предотвратят быстрое вращение черной дыры промежуточной массы
Авторы надеются, что в будущем новые наблюдения за вспышками приливных взрывов могут позволить астрономам заполнить пробелы в распределении масс черных дыр. Если окажется, что большинство карликовых галактик содержат черные дыры промежуточной массы, то они будут доминировать в скорости звездных приливных разрушений.