М.Ю. Королев. Современные исследования черных дыр звездных масс

Автор:

Королев Максим Юрьевич – доктор педагогических наук, заведующий кафедрой физики космоса, Московский педагогический государственный университет, Москва;

E-mail: myu.korolev@mpgu.su

Тип статьи: научная

Страницы: 55-64

DOI 10.47639/0130-5522_2024_1_55

ББК 74.262.23

УДК 372.853

Аннотация статьи

В статье описывается история открытия черных дыр звездных масс. Рассматриваются виды черных дыр и механизмы их образования. Описывается первая черная дыра – Лебедь X-1. Дается обзор изучения учеными ближайших к Солнцу черных дыр, а также черных дыр с наименьшими массами. Рассматриваются наиболее интересные представители черных дыр звездных масс

Ключевые слова:

астрофизика, черная дыра, двойная звездная система, гравитационный коллапс, аккреционный диск, рентгеновская астрономия

ОПИСАНИЕ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ:

Modern research on stellar mass black holes

Author:

Korolev M.Yu. – DrSci (Pedagogy), the head of the Department, Moscow Pedagogical State University, Moscow;

E-mail: myu.korolev@mpgu.su

Article type: the scientific

Pages: 55-64

DOI 10.47639/0130-5522_2024_1_55

ББК 74.262.23

УДК 372.853

Annotation

The article describes the history of the discovery of stellar mass black holes. The types of black holes and the mechanisms of their formation are considered. The first black hole, Cygnus X-1, is described. An overview of the study by scientists of the black holes closest to the Sun, as well as black holes with the lowest masses, is given. The most interesting representatives of stellar mass black holes are considered

Keywords:

astrophysics, black hole, binary star system, gravitational collapse, accretion disk, x-ray astronomy

Литература

1.                 Ashley King; et al. Chandra Finds Fastest Winds from Stellar Black Hole // NASA. Retrieved September 27, 2012. https://chandra.harvard.edu/press/12_releases/press_022112.html.

2.                 Chakrabarti S.K., Debnath D., Nandi A., Pal P.S. Evolution of the quasi-periodic oscillation frequency in GRO J1655−40 – Implications for accretion disk dynamics // Astronomy and Astrophysics. 2008. 489 (3): L41–L44. arXiv:0809.0876. DOI: 10.1051/0004-6361:200810136. S2CID 15637466.22.

3.                 Соw1еу А. P., Crampton D., Hutchings J. В. et al. Astrophys. J., 1983, 272, 118.

4.                 El-Badry K., Rix H.-W., Cendes Y., et al. A red giant orbiting a black hole // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2023. 521 (3): 4323–4348. arXiv:2302.07880. DOI: 10.1093/mnras/stad799.

5.                 El-Badry K., Rix H.-W.; et al. A Sun-like star orbiting a black hole // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2022. 518 (1): 1057–1085. arXiv:2209.06833. DOI: 10.1093/mnras/stac3140.

6.                 El-Badry K., Seeburger R., Jayasinghe Th., Rix H.-W., Almada S., Conroy Ch., Price-Whelan Ad.M., Burdge K. Unicorns and giraffes in the binary zoo: Stripped giants with subgiant companions // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2022. 512 (4): 5620–5641. arXiv: 2203.06348. DOI: 10.1093/mnras/stac815.

7.                 Foellmi C. What is the closest black hole to the Sun? // New Astronomy. 2009. 14 (8): 674–691. arXiv:0812.4232. DOI: 10.1016/j.newast.2009.04.003. S2CID 12843219.

8.                 Frost A.J., Bodensteiner J., Rivinius Th., et al. HR 6819 is a binary system with no black hole // Astronomy & Astrophysics. 2022. 659: L3. arXiv:2203.01359. DOI: 10.1051/0004-6361/202143004. S2CID 247222660.

9.                 Kreidberg L., Bailyn Ch.D., Farr W.M., Kalogera V. Mass Measurements of Black Holes in X-ray Transients: is There a Mass Gap? // The Astrophysical Journal. 2012. 757 (36): 17pp. arXiv: 1205.1805. DOI: 10.1088/0004-637x/757/1/36. S2CID 118452794.

10.            Kristian J., Brucato R., Visvanathan N., Lanning H., Sandage A. On the Optical Identification of Cygnus X-1 // The Astrophysical Journal. 1971. 168: L91–L93. DOI:10.1086/180790.

11.            Miller-Jones J.C.A.; et al. Cygnus X-1 contains a 21–solar mass black hole—Implications for massive star winds // Science. 2021. 371 (6533): 1046–1049. arXiv:2102.09091. DOI: 10.1126/science.abb3363. PMID 33602863. S2CID 231951746.

12.            Orosz J. The Mass of the Black Hole In Cygnus X-1 // The Astrophysical Journal. 2011. 742 (2): 84. arXiv: 1106.3689. DOI:10.1088/0004-637X/742/2/84, S2CID 18732012.

13.            Sahu K.C.; et al. An Isolated Stellar-mass Black Hole Detected through Astrometric Microlensing // The Astrophysical Journal. 2022. 933 (1): 83. arXiv:2201.13296. DOI: 10.3847/1538-4357/ac739e. S2CID 246430448.

14.            Shaposhnikov N., Titarchuk L. Determination of Black Hole Masses in Galactic Black Hole Binaries Using Scaling of Spectral and Variability Characteristics // The Astrophysical Journal. 2009. Vol. 699. Issue 1. P. 453–468. DOI:10.1088/0004-637X/699/1/453.

15.            Sunyaev R., Churazov E., Gilfanov M., Pavlinsky M., Grebenev S., Babalyan G., Dekhanov I., Khavenson N., Bouchet L.. Mandrou P., Roques J.P. Three spectral states of 1E 1740.7 – 2942 – From standard Cygnus X-1 type spectrum to the evidence of electron-positron annihilation feature // The Astrophysical Journal. 1991. Vol. 383. P. L49. DOI:10.1086/186238.

16.            Valsecchi F., Glebbeek E., Farr W.M., Fragos T., Willems B., Orosz J.A., Liu J., Kalogera V. Formation of the black-hole binary M33 X-7 through mass exchange in a tight massive system // Nature. 2010. 468 (7320). 77–79. arXiv:1010.4809. DOI:10.1038/nature09463. PMID 20962778. S2CID 4353636.

17.            Whitwam R. Rogue Black Hole Observed for the First Time // ExtremeTech. 2022. Retrieved 2022-02-10. https://www.extremetech.com/extreme/331414-rogue-black-hole-observed-for-the-first-time.

18.            Zdziarski A.A.; Mikolajewska J.; Belczynski K. Cyg X-3: A low-mass black hole or a neutron star // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2013. 429: L104–L108. arXiv: 1208.5455. DOI:10.1093/mnrasl/sls035. S2CID 119185839.

19.            Королев М.Ю. Долгожданное открытие – обнаружены гравитационные волны// Физика в школе. 2016. № 3. С. 59–62.

20.            Королев М.Ю. Открытие крупномасштабной структуры Вселенной// Физика в школе. 2017. № 1. С. 58­64.

21.            Королев М.Ю. Реликтовое излучение: от COBE до WMAP и «Планка»// Физика в школе. 2022. № 3. С. 52­58.

22.            Королев М.Ю. Реликтовое излучение: предсказание, открытие и обнаружение анизотропии// Физика в школе. 2021. № 8. С. 51–58.

23.            Королев М.Ю. Реликтовое излучение: современные исследования с помощью наземных телескопов и перспективы на будущее// Физика в школе. 2022. № 6. С. 59–64.

24.            Королев М.Ю. Строение и состав Солнечной системы: исторические аспекты и современные представления// Физика в школе. 2015. № 6. С. 34–41.

25.            Королев М.Ю., Анурин А.С., Гурьева М.В. Экзопланеты – удивительное разнообразие// Физика в школе. 2018. № 4. С. 57–64.

26.            Королев М.Ю., Кудрявцев В.В. Черные дыры: теоретические исследования и практические открытия. Нобелевская премия по физике 2020 года// Физика в школе. 2020. № 8. С. 50–59.

27.            Королев М.Ю., Петрова Е.Б. Астробиология – новое направление исследования Вселенной// Физика в школе. 2019. № 3. С. 57–62.

28.            Хокинг С. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр. – СПб.: Амфора, 2001. – 268 с.

29.            Хрузина Т.С., Черепащук А.М. О природе LMC Х-3 // Астрономический журнал. 1984. Том. 61. Вып. 2. С. 299–309.

30.            Черепащук А.М., Чернин А.Д. Вселенная, жизнь, черные дыры. – Фрязино: «Век 2», 2004. – 320 с.

Дата поступления рукописи (Received): 25.10.2023.

Опубликовано (Published): 16.01.2024.