Международная группа астрономов собрала доказательства того, что чёрная дыра ESO 243-49 HLX-1 находится в скоплении молодых звёзд.
Источник HLX-1 (отмечен кружком) и галактика ESO 243-49 (иллюстрация НАСА, ESA, S. Farrell).

Яркий рентгеновский источник HLX-1, расположенный в гало галактики ESO 243-49, ориентированной «ребром» к нам, в ~3,3 кпк от её ядра, привлёк внимание специалистов в 2009-м, когда учёные из Франции и Великобритании назвали его отличным кандидатом на роль чёрной дыры промежуточной массы. Наиболее интересной особенностью HLX-1 стало то, что его оценочная рентгеновская светимость примерно в 400 раз превышала теоретический эддингтоновский предел для обычной небольшой чёрной дыры массой в 20 солнечных.

В 2010-м полученные результаты были подтверждены данными оптических наблюдений, показавших, что источник действительно находится на красном смещении, совпадающем со смещением ESO 243-49, удалённой на ~290 млн световых лет от нас. После этого к исследованию подключились теоретики, оценившие массу чёрной дыры, соответствующей HLX-1, в 3–100 тыс. солнечных.

Авторы новой работы построили спектральное распределение энергии излучения HLX-1, использовав данные по нескольким диапазонам: рентгеновскому, ультрафиолетовому, оптическому и ближнему инфракрасному. За первый участок спектра отвечала орбитальная обсерватория Swift, а за три последних — «Хаббл». Наблюдения Swift, отметим, стартовали ещё три года назад, и телескоп успел зарегистрировать достаточно резкие колебания рентгеновской светимости HLX-1, вызванные, вероятно, приливным разрушением подошедших к чёрной дыре звёзд.

Моделируя полученное спектральное распределение, астрономы обнаружили, что одного лишь аккреционного диска чёрной дыры недостаточно для того, чтобы воспроизвести излучение HLX-1. В модели, которая адекватно описывала характеристики источника, к аккреционному диску добавлялось молодое (возрастом в ~13 млн лет) звёздное скопление массой в ~4•106 солнечных. Диаметр скопления был ограничен сверху величиной в 40 пк.

Скорее всего, чёрная дыра, отвечающая HLX-1, в недавнем прошлом принадлежала карликовой галактике, которую затем поглотила ESO 243-49. Процесс объединения стимулировал звездообразование, и чёрная дыра вместе с остатками ядерного балджа галактики оказалась окружена молодыми светилами.

Предсказывать судьбу единственной известной чёрной дыры промежуточной массы учёные не берутся. Она может и приблизиться к центру ESO 243-49, чтобы со временем объединиться с находящейся там сверхмассивной дырой, и выйти на стабильную орбиту вокруг крупной галактики.

Полная версия отчёта опубликована в издании Astrophysical Journal Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.