Астрономи зафіксували, як потоки матерії, що вириваються з чорної діри, поглинають блакитного надгіганта-компаньйона. Завдяки даним радіотелескопа Square Kilometre Array Observatory (SKAO) дослідникам вдалося виміряти потужність цих викидів – вона виявилася рівноцінною сумарному випромінюванню десяти тисяч зірок типу нашого Сонця. Це відкриття може допомогти зрозуміти, яким чином подібні джети формують цілі галактики навколо себе.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Об’єктом дослідження стала система Лебідь X-1 (Cyg X-1), розташована на відстані семи тисяч світлових років від Землі та відома як одне з найяскравіших джерел рентгенівського випромінювання на небосхилі. Вважається, що до її складу входить чорна діра зоряної маси – приблизно 21 сонячна маса – яка живиться речовиною від зорі-блакитного надгіганта. Між чорною дірою та зіркою-донором існує відстань лише 48 млн км, що відповідає приблизно п’ятій частині відстані від Землі до Сонця.
Блакитний надгігант постачає матеріал чорній дірі через потужний зоряний вітер. Однак ця речовина не може впасти безпосередньо на чорну діру через наявність кутового моменту, або спіну. Натомість вона утворює сплющену обертову структуру – акреційний диск, який поступово «годує» чорну діру. Колосальна гравітація чорної діри розігріває акреційний диск, що й спричиняє інтенсивне рентгенівське випромінювання, характерне для Лебідь X-1.
Проте не вся речовина потрапляє безпосередньо всередину чорної діри. Частина її спрямовується до полюсів об’єкта, звідки вивергається у вигляді потужних джетів. Науковцям вдалося не лише визначити енергетику цих викидів, а й встановити, що вони поширюються зі швидкістю близько 150 тисяч км на секунду – приблизно вдвічі повільніше за швидкість світла.
Керівник дослідження Стів Прабу з Оксфордського університету охарактеризував рух джетів на серії знімків SKAO як «танець». Йдеться про те, що джети Лебідь X-1 відхиляються в різних напрямках у міру того, як зоря та чорна діра обертаються одна навколо одної. Прабу та його колеги з’ясували, що саме зоряний вітер від зірки-компаньйона, тиснучи на джети, зумовлює цю «танцювальну» поведінку.
Отримані результати дозволяють ученим краще оцінити обсяг енергії, яку джети чорних дір вивільняють у навколишнє середовище. «Ключовий висновок нашого дослідження полягає в тому, що близько 10% енергії, яка виділяється в процесі падіння речовини на чорну діру, уносять із собою джети», – пояснив Прабу. – «Саме таке значення зазвичай закладається в масштабні комп’ютерні моделі Всесвіту, однак спостережно підтвердити його до цього часу не вдавалося». Особливо важливим є те, що ці дослідження відкривають можливість вимірювати енергетику джетів інших чорних дір – зокрема значно масивніших надмасивних чорних дір у центрах великих галактик, маса яких перевищує сонячну в мільйони або мільярди разів.
«Оскільки теорія свідчить про схожість фізичних процесів поблизу будь-яких чорних дір, тепер ми можемо використати це вимірювання як точку відліку для розуміння джетів незалежно від маси їхніх джерел – чи то десять, чи то десять мільйонів сонячних мас», – зазначив член команди Джеймс Міллер-Джонс із Кертінського інституту радіоастрономії (CIRA). «Радіотелескопічні проєкти, як-от Square Kilometre Array Observatory, що нині споруджується в Західній Австралії та Південній Африці, дозволять нам фіксувати джети від чорних дір у мільйонах далеких галактик. Нова опорна точка вимірювання допоможе калібрувати їхню сумарну потужність. Джети чорних дір є важливим джерелом зворотного зв’язку з навколишнім середовищем і відіграють ключову роль у розумінні еволюції галактик».
Читайте також: