Астрономы зафиксировали реактивный запуск из черной дыры звездной массы внутри Млечного Пути

Когда в марте 2018 года рентгеновские лучи вспыхнули в области неба, которая ранее считалась пустой, они запустили систему раннего оповещения. Астрономы всего мира прекратили то, что они делали, чтобы повернуть шесть телескопов, в том числе один на борту Международной космической станции, в сторону вспышки.

В результате наблюдений, которые варьировались от радио до рентгеновских лучей, Алекс Тетаренко (Техасский технический университет) и ее сотрудники обнаружили нечто, чего никогда не видели раньше: создание и запуск реактивных двигателей из черной дыры, названной MAXI J1820+070, на расстоянии примерно в 10 000 световых годах в нашей галактике. Имея в руках наблюдения, они рассчитали физические свойства струи, такие как ее расстояние и движение относительно черной дыры.

“Реактивные материалы изменяют химию межзвездного газа и влияют на формирование галактик и звезд”, — объясняет Тетаренко. “Они также предоставляют лаборатории для тестирования фундаментальной физики, поэтому понимание того, что их вызывает, так важно”.

Большинство черных дыр, которые мы обнаружили внутри нашей галактики, были обнаружены, потому что у них есть звездный спутник. Когда черная дыра вытягивает материю из своего спутника, материя закручивается по спирали внутрь, теряя энергию и испуская рентгеновские лучи, как раз перед тем, как войти в утробу.

Затем струи извергаются из полюсов черной дыры, выталкивая частицы с такой концентрированной силой, что они вылетают на релятивистских скоростях на расстояние в световые годы, испуская радиоволны, которые можно обнаружить с Земли.

Астрономы наблюдали струи вокруг больших и малых черных дыр — недавно, например, телескоп Горизонт событий получил четкие изображения струй из сверхмассивной черной дыры M87*. Но остаются вопросы относительно происхождения самолетов. А именно, откуда берется вся энергия для запуска реактивных двигателей?

Существуют две конкурирующие теории: струи могут извлекать энергию и угловой момент из магнитных полей, которые пронизывают горизонт событий вращающейся черной дыры, или магнитные поля, закрепленные в материалах, закручивающихся в черную дыру, могут обеспечить необходимую мощность.

Чтобы ответить на эти вопросы, нам нужно посмотреть полный цикл, чтобы увидеть запуск и тушение реактивного самолета. Черные дыры звездной массы предоставляют такую возможность, потому что они проходят весь цикл за несколько месяцев, вместо того, чтобы занимать миллионы лет, как это делают сверхмассивные черные дыры.

“Техника … аналогична тому, как корабли используют гидролокатор для картирования подводных объектов, — объясняет Тетаренко, — За исключением того, что здесь мы используем временные сигналы, распространяющиеся от притока к оттоку, как” гидролокатор черной дыры “для картирования струйных структур”.

Анализ времени показал базовую высоту струй, их угол наклона и скорость. Это важно, поскольку такие свойства, как напряженность магнитного поля, сильно зависят от геометрии.

Расчеты показали, что реактивные двигатели MAXI J1820 стартовали всего за световую секунду (300 000 км) от черной дыры, примерно в 1000 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Так близко к черной дыре струи чрезвычайно узкие, открываются всего на 0,45 градуса-самый узкий угол, измеренный на сегодняшний день.

Основываясь на этих результатах, опубликованных в Астрофизическом журнале, Анджей Здзярский (Польская академия наук), Тетаренко и Марек Сикора (также из Польской академии наук) считают, что черная дыра может быть ответственна за питание реактивного двигателя. Энергия, которую несет струя, согласуется с теоретическими предсказаниями сценария вращения черной дыры, говорит Тетаренко.

Тетаренко ожидает, что более глубокие исследования данных, а также наблюдения за большим количеством систем черных дыр помогут подтвердить результат.

“Одновременно изучая, как излучение бинарного рентгеновского излучения черной дыры изменяется от одной части электромагнитного спектра к другой, Алекс и ее сотрудники преуспевают в точном измерении того, что никогда не было возможно в прошлом с такой точностью”,-отмечает Сара Мотта (Оксфордский университет, Великобритания), которая не участвовала в исследовании. “Это имеет решающее значение для ограничения фундаментальной физики, управляющей механизмом генерации и запуска реактивных двигателей”.

Автор записи
. Top.Mail.Ru