Одна из свежих работ в журнале Nature Astronomy посвящена наблюдению с далеко идущими последствиями. Астрономы впервые количественно оценили, какой процент падающей на чёрную звезду материи затем излучается в виде джета. Это позволит точно оценивать мощность джетов чёрных дыр любой массы, особенно сверхмассивных, которые непосредственно влияют на формирование галактик.
Источник изображений: ICRAR
Согласно общепринятым космологическим моделям, в виде джетов — направленных релятивистских струй энергии и вещества с полюсов чёрных дыр — в пространство возвращается около 10 % массы упавшего на чёрную дыру вещества. До сих пор этому не было надёжного наблюдательного подтверждения, в чём главное достижение новой работы.
Группа астрономов наблюдала за одним из самых известных и первым подтверждённым объектом такого рода — Cygnus X-1 (Лебедь X-1). Это известный галактический источник рентгеновского излучения в нашей галактике всего в 7000 световых годах от Земли. Он представляет собой двойную систему из чёрной дыры звёздной массы (около 15 солнечных масс) и голубой сверхгигантской звезды, которая служит донором материи для компактного объекта. Вещество звезды затягивается в аккреционный диск и в конечном итоге падает на чёрную дыру.
Наблюдения проводились с помощью радиотелескопа Square Kilometre Array Observatory (SKA). Данные позволили вычислить скорость движения частиц в джете, которая оказалась примерно в два раза меньше скорости света, а также энергию струи, оценённую в 10 000 Солнц. Детальный анализ показал, что джет от чёрной дыры словно «танцует». Наблюдения показали, что это происходит под давлением звёздного ветра от голубого гиганта. «Фигуры танца» джета чётко меняются в процессе движения звезды по орбите вокруг чёрной дыры — это взаимосвязанные процессы.
Именно «танец» позволил наиболее точно оценить мощность джетов — физика таких процессов хорошо известна из гидродинамики сред и отлично подтверждается расчётами. Полученные результаты имеют большое значение для астрофизики. Они подтвердили, что около 10 % энергии падающего вещества уходит в джеты. Это открытие помогает лучше понять, как чёрные дыры влияют на окружающее пространство и даже на эволюцию галактик, поскольку такие струи могут переносить огромные количества энергии и вещества на большие расстояния.
«Теперь мы можем использовать это измерение для закрепления нашего понимания струй, независимо от того, исходят ли они из чёрных дыр, масса которых в 10 или 10 миллионов раз превышает массу Солнца», — поясняют учёные.