Потужні струмені плазми від чорних дір запускаються на конкретній стадії падіння речовини на них. Це стосується і об’єктів масою близько десяти сонячних, і гігантів у центрах галактик. Астрофізики з Австралії та США зіставили два десятки випадків руйнування зір і знайшли спільний поріг. Фізика запуску джета, судячи з усього, не залежить від маси об’єкта.
Поріг у два відсотки
Радіовипромінювання після руйнування зорі з’являється вдруге тоді, коли темп падіння речовини на чорну діру знижується приблизно до 2% від Еддінгтонівської межі. Рівно на цій позначці вмикаються джети у чорних дір зоряних мас у нашій Галактиці, що відомо з рентгенівських спостережень уже понад два десятиліття.
Еддінгтонівська межа означає світність, за якої тиск випромінювання назовні врівноважує гравітацію. Для чорної діри масою мільйон сонячних два відсотки цієї межі відповідають світності близько 650 мільйонів сонячних, тоді як для об’єкта в десять сонячних мас та сама частка дає лише близько шести тисяч. Однакова пропорція, абсолютно різні абсолютні величини.
Зруйновані зорі як інструмент вчених
Однаковість фізики акреції на всіх масштабах припускали давно, проте перевірити її на надмасивних чорних дірах не вдавалося. Диски навколо них змінюються тисячоліттями, тож простежити повний цикл у межах однієї системи неможливо.
Вихід дали події припливного руйнування, коли траєкторія зорі проходить надто близько до надмасивної чорної діри і припливні сили розривають її. Такий епізод стискає еволюцію диска до кількох років. Автори роботи, опублікованої в рецензованому журналі Nature Astronomy, зібрали оптичні, ультрафіолетові, рентгенівські та радіодані для 20 таких випадків, а для 10 з них змогли змоделювати водночас темп акреції та час появи радіовикиду.
Дві хвилі викиду
Перший викид речовини відбувається невдовзі після руйнування зорі, поки темп акреції перевищує Еддінгтонівську межу. Джет у цій фазі формується в умовах надлишку матеріалу.
Друга хвиля приходить значно пізніше, від сотень до тисяч діб після події. За фізикою це вже окремий процес, не продовження першого.
Саме розбіжність у часі й була загадкою. У частини подій радіоджет фіксували майже одразу, в інших сигнал з’являвся через місяці або роки. За словами Аделль Гудвін, чиї коментарі наводить phys.org, затримані джети виникали тоді, коли темп акреції опускався до тієї самої критичної позначки, давно відомої за значно меншими чорними дірами.
Коли наводити радіотелескопи
Знання моменту дає практичну економію спостережного часу. Радіотелескопи належать до найдорожчих наукових інструментів, а конкуренція за години спостережень висока, тому точніше націлені кампанії супроводу зменшать кількість марних наведень.
Для Західної Австралії питання має окрему вагу, бо там будують низькочастотну частину обсерваторії Square Kilometre Array (SKA). Австралійський уряд вклав у проєкт 387 мільйонів австралійських доларів, а загальна вартість обсерваторії перевищує 2 мільярди.
Перевірка на нових оглядах
Розуміння прийшло не біля пульта телескопа, а в барі в Мадриді під час конференції, де Аделль Гудвін та Ендрю Маммері зіставили свої результати і побачили однаковий поріг у двох класах об’єктів. Аделль Гудвін працює в Міжнародному центрі радіоастрономічних досліджень (ICRAR) Університету Кертіна в Перті, Ендрю Маммері представляє Інститут перспективних досліджень у Прінстоні.
Наступні огляди неба фіксуватимуть значно більше зруйнованих зір, ніж нинішні. Вибір, за якими з них стежити радіотелескопами і коли саме починати спостереження, тепер спирається на конкретну фізичну ознаку, а остаточна перевірка правила ляже на ці майбутні кампанії.
