Астрономи побачили як чорна діра «захопила» простір-час

Новини астрономії, астрофізики та космології

У недавньому випуску журналу Nature була опублікована стаття міжнародного колективу астрономів, присвячена незвичайній поведінці джета, що виходить із тісної подвійної системи V404 Лебедя. Вона розташована в однойменному сузір’ї на відстані 7800 світлових років від Сонця.

Зображення системи V404 Лебедя у рентгенівському діапазоні. Джерело: Andrew Beardmore (Univ. of Leicester) та NASA/Swift

V404 Лебедя складається з чорної діри зоряної маси та звичайної зорі. Через близькість до останньої чорна діра поступово перетягує на себе її речовину. У результаті довкола неї формується акреційний диск. Частина його матерії поглинається чорною дірою, а частина викидається назад у космос у вигляді джета — вузького струменя плазми, що рухається зі швидкістю близько 60% швидкості світла.

Іноді V404 Лебедя робить яскраві спалахи. Під час останнього сплеску активності у 2015 році масив із 10 радіотелескопів VLBA виконав серію спостережень системи. Під час них астрономи виявили незвичайний феномен — багаторазова зміна напрямку джета протягом дуже коротких проміжків часу, що вимірюються хвилинами.

Як правило, напрям джетів або не змінюється, або змінюється досить повільно. На думку вчених, незвичайна поведінка V404 Лебедя пояснюється ефектом Лензе-Тіррінга. Відповідно до Загальної теорії відносності, він виникає коли надмасивне тіло, що обертається, «захоплює» за собою саме простір-час. В результаті всі об’єкти довкола також змушені рухатися по колу в той самий бік.

За словами дослідників, у системі V404 Лебедя вісь обертання чорної діри зміщена, щодо площини орбіти зорі-компаньйона. Це призводить до того, що ефект Лензе-Тіррінга деформує внутрішню частину диска і тягне її за собою. У результаті в його центрі формується нахилена частина, схожа на пончик. Вона «розпухає» від сильного нагріву та тиску випромінювання, але за розміром досить мала (її діаметр становить лише кілька тисяч кілометрів). Через те, що джет формується в безпосередній близькості від чорної діри, нахилена внутрішня частина диска перенаправляє його в різні боки.

Ефект Лензе-Тіррінга — єдиний механізм, який змогли запропонувати дослідники, щоб пояснювати відхилення Джета V404 Лебедя. Варто зазначити, що при дослідженнях активних ядер галактик із надмасивними чорними дірами вчені вже знаходили ознаки зміни спрямування джетів. Раніше їхня поведінка пояснювалася наявністю поблизу другого надмасивного об’єкта. Але не виключено, що в цих випадках йдеться про такий же ефект.

За матеріалами https://phys.org