Космические рубежи теории относительности

Во-вторых, подробное исследование орбит звёзд в двойных системах часто позволяет надёжно оценить характеристики этих звёзд. Иными словами, из наблюдения орбит звёзд в рентгеновских двойных системах возможно в каждом случае рассчитать массы обеих звёзд. Если звезда в центре диска аккреции имеет массу больше трёх солнечных, она должна быть чёрной дырой.

В принципе описанный рецепт обнаружения чёрной дыры кажется совсем простым. Но на практике дело обстоит крайне сложно. Прежде всего астрономы должны наблюдать обе звезды в двойной системе. Но одна из звёзд (чёрная дыра) испускает только рентгеновские лучи, и поэтому в оптическом спектре спектральные линии от неё будут отсутствовать. Кроме того, астрономы должны отыскать видимую звезду, входящую в каждую рентгеновскую двойную, которую они исследуют. Поэтому в начале 1970-х годов астрономы выбивались из сил, пытаясь разыскать видимые звёзды, принадлежащие рентгеновским двойным системам. Лишь при таком условии можно воспользоваться обычными телескопами, размещенными на поверхности Земли, для исследования видимых компонентов, надеясь получить надёжные оценки масс рентгеновских звёзд. Поиск видимых компонентов начался с получения точных координат каждого из восьми рентгеновских источников. После определения координат астрономы начали «прочесывать» небо в соответствующих местах в поисках видимых звёзд, которые обладали бы признаками принадлежности к двойным системам. В семи случаях из восьми астрономам удалось отождествить те видимые звёзды, которые удовлетворяли всем необходимым требованиям. Эти семь видимых звёзд перечислены в табл. 13.2.

Таблица 13.2

ВИДИМЫЕ ЗВЁЗДЫ В РЕНТГЕНОВСКИХ

ДВОЙНЫХ СИСТЕМАХ

Название рентгеновского

источника

Название видимой

звезды

Блеск видимого

компонента

3U 0115-73

(SMC Х-1)

Сэндулик 160

13

^m

3U 0900 - 40

(Парус Х-1)

HD 77851

8

3U 1118-60

(Центавр Х-3)

Звезда Кшеминского

13

3U 1617-15

(Скорпион Х-1)

Нет названия

12

3U 1653+35

(Геркулес Х-1)

HZ Геркулеса

14

3U 1700-37

HD 153919

7

3U 1956+35

(Лебедь Х-1)

HDE 226868

9

К середине 1970-х годов подробные наблюдения семи видимых звёзд, входящих в состав рентгеновских двойных систем, были завершены. Поскольку в каждой системе из двух звёзд с помощью обычных телескопов можно было наблюдать только одну, астрономам пришлось отказаться от оценки масс рентгеновских звёзд. Точные массы могут быть рассчитаны лишь тогда, когда видимы обе звезды системы. Как отмечалось выше, в четырёх из этих семи двойных систем компонентами были рентгеновские пульсары; оценки масс рентгеновских звезд дали значение около двух масс Солнца. Такой результат согласуется с представлением, что каждый рентгеновский пульсар - это нейтронная звезда в центре диска аккреции.

В двух из оставшихся трёх систем надёжных выводов получить не удалось. Лучшее, что можно сказать, - это что массы этих рентгеновских звёзд равны, самое большее, «нескольким» массам Солнца. Итак, массы рентгеновских звёзд в 3U 1617-15 и 3U 1700-37 не были с уверенностью признаны превышающими критическое значение в три солнечные массы. Однако с источником Лебедь Х-1 дело обстоит иначе.

РИС. 13.6. Звезда HDE 226868. Эта видимая звезда, связанная с источником Лебедь Х-1, - горячая голубая звезда, находящаяся от нас на расстоянии 10000 световых лет. Изучая эту звезду, астрономы пришли к заключению, что масса Лебедя Х-1, вероятно, превышает 8 солнечных масс. (Национальное географическое общество и Служба картографирования неба Паломарской обсерватории. С разрешения обсерватории им. Хейла.)

Выяснилось, что источник Лебедь Х-1 связан с горячей (25000 К) голубой звездой HDE 226868 (рис. 13.6). Эта звезда спектрально-двойная, и линии её спектра смещаются то в ту, то в другую сторону с периодом около 5,5 сут. Горячие голубые звёзды обычно имеют очень большие массы. Масса звезды HDE 226868, по-видимому, превышает 20 солнечных. По наблюдениям сдвига спектральных линий и в предположении, что масса видимой звезды равна 20 массам Солнца, можно рассчитать достаточно надёжные пределы для массы самого источника Лебедь Х-1. Этот объект должен иметь массу по крайней мере 8 солнечных масс! Поскольку это значение, бесспорно, превышает предельную массу нейтронной звезды, то представляется вполне резонным заключение о том, что Лебедь Х-1-это чёрная дыра!

Всё, что мы знаем о Лебеде Х-1, можно объяснить и понять в рамках модели чёрной дыры в центре диска аккреции. Хотя это и не доказывает того, что Лебедь Х-1 действительно является чёрной дырой, подавляющее большинство данных говорит в пользу их истолкования, в рамках гипотезы о чёрной дыре, хотя ряд астрономов продолжают сомневаться в этом.