Международная группа ученых получила удивительные снимки черной дыры, которая пожирает соседнюю звезду. Наблюдения показали, что струи плазмы, вылетающие из этой системы, несут энергию, равную свечению десяти тысяч солнц. Данные собрали с помощью радиотелескопа SKA (Square Kilometre Array Observatory), и они помогут понять, как черные дыры влияют на целые галактики.
Что представляет собой система Лебедь X-1
Изучаемый объект находится на расстоянии семи тысяч световых лет от Земли. Он известен как Лебедь X-1 и считается одним из самых ярких источников рентгеновских лучей на небе. Внутри этой системы есть черная дыра звездной массы. Ученые полагают, что она примерно в 21 раз тяжелее Солнца. Рядом с ней вращается голубой сверхгигант, который и служит для нее пищей.
Как черная дыра питается своей жертвой
Черную дыру и звезду разделяют всего 48 миллионов километров. Для сравнения, это около одной пятой расстояния от Земли до Солнца. Голубой гигант теряет свое вещество из-за мощных звездных ветров. Этот газ не может сразу упасть в черную дыру, потому что у него есть вращение. Вместо этого материя образует плоское облако, которое называется аккреционным диском. Оно медленно вращается и постепенно кормит черную дыру. Огромная сила притяжения черной дыры разогревает этот диск, и тот начинает испускать то самое мощное рентгеновское излучение.
Струи, которые танцуют и бьют со скоростью света
Не все вещество из диска проваливается внутрь черной дыры. Часть материи перенаправляется к ее полюсам и вырывается наружу в виде мощных струй. Астрономы смогли не только измерить их силу, но и определить скорость. Струи летят примерно 150 тысяч километров в секунду. Это составляет половину скорости света.
Руководитель группы Стив Прабру из Оксфордского университета рассказал, что на серии снимков, полученных телескопом SKA, движение струй напоминало танец. Они постоянно меняли направление и отклонялись в разные стороны. Ученые выяснили причину. Танец вызывают звездные ветры от голубого гиганта, которые сталкиваются со струями и толкают их.
Почему это открытие так важно для науки
Эти данные дали исследователям ключевую цифру. Оказалось, что примерно десять процентов всей энергии, которая высвобождается при падении вещества в черную дыру, уносят с собой струи. Стив Прабру пояснил, что именно такое значение ученые обычно закладывают в крупные компьютерные модели вселенной. Но раньше подтвердить это наблюдениями было очень сложно. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Astronomy.
Самое интересное в этой работе то, что она дает ученым универсальный способ измерять энергию струй у других черных дыр. В том числе у гораздо более крупных сверхмассивных черных дыр. Такие гиганты сидят в центрах всех больших галактик и весят в миллионы или миллиарды раз больше Солнца.
Член исследовательской группы Джеймс Миллер-Джонс из Института радиоастрономии Кертина отметил, что, согласно теориям, физика вокруг всех черных дыр очень похожа. Поэтому новое измерение позволяет понять природу струй как у черных дыр массой в десять солнц, так и у тех, что тяжелее в десять миллионов раз.
Он также добавил, что сейчас в Западной Австралии и Южной Африке строят новые телескопы проекта SKA. С их помощью ученые рассчитывают обнаружить струи от черных дыр в миллионах далеких галактик. И тогда новая методика поможет точно откалибровать общую мощность этих излучений. По словам Миллер-Джонса, струи черных дыр дают важнейшую обратную связь окружающей среде. Без их понимания невозможно разобраться в том, как развиваются галактики.
