Джети чорної діри «затанцювали» під вітром сусідньої зорі — й це допомогло їх виміряти

Вперше в історії астрофізики дослідники виміряли миттєву (кінетичну) потужність джетів чорної діри. Вона еквівалентна випромінюванню понад 5000 Сонць. Зробити це вдалося завдяки несподіваному «інструменту»: зоряному вітру від масивної зорі-компаньйона. Дослідження опубліковане в Nature Astronomy.

Scientific illustration of the Cygnus X-1 binary system
Система Лебідь X-1: візуалізація взаємодії релятивістських джетів та зоряного вітру в подвійній системі. Згенеровано ШІ

Лебідь X-1 — перша чорна діра, відкрита людством. Вона важить близько 21 маси Сонця й стиснута в об’єм діаметром приблизно 100 км. Поруч із нею — зоря-гігант масою майже 40 Сонць. Ці двоє обертаються один навколо одного з орбітальним періодом 5,6 земної доби. Вже близько 20 000 років чорна діра живиться зоряним вітром компаньйона — і частина цієї речовини замість падіння за горизонт подій перетворюється на джети, що несуться зі швидкістю, близькою до світлової.

Подія в Києві на перетині мистецтва, космосу та технологій! Дізнатися більше

Вітер, що згинає джети

Зоряний вітер масивної зорі в системі Лебідь X-1 разюче інтенсивний: вона втрачає у 100 млн разів більше маси на секунду, ніж наше Сонце, а швидкість частинок у цьому вітрі втричі перевищує відповідний показник сонячного вітру. Цього виявилося достатньо, щоб буквально відхиляти джети чорної діри — подібно до того, як земний вітер розвіює струмінь фонтана. У міру того як чорна діра рухається орбітою, напрямок джетів змінюється синхронно — вони рухаються у величному космічному «танці».

Як вимірювали енергетичний баланс

Астрофізики з Університету Кертіна (Австралія) та Оксфорду отримали надвисокороздільні знімки джетів, об’єднавши сигнали з телескопів, рознесених на тисячі кілометрів — тією самою технікою, що використовувалася для отримання першого зображення чорної діри в проєкті Event Horizon Telescope (Телескоп горизонту подій). Змоделювавши орбітальний «танок» джетів, команда вперше отримала пряме вимірювання їхньої миттєвої потужності.

Отримане значення відкриває новий спосіб зіставити «надходження» й «витрати» в енергетичному бюджеті чорної діри: скільки речовини поглинається — і скільки енергії надходить у джети. Для надмасивних чорних дір у центрах галактик ці джети здатні впливати на еволюцію як самих галактик, так і ще масштабніших структур Всесвіту. Нові дані дадуть змогу точніше налаштувати комп’ютерні симуляції, що відтворюють цей процес.

За матеріалами sciencealert.com

Новини інших медіа