Астрономы снимают «сердцебиение» черной дыры

Два скриншота анимации двух фаз черной дыры. Слева большая и горячая корона, диск материала, изображенный синим цветом, сформировался вокруг центра черной дыры, и нет струи. Справа корона меньше и холоднее (изображена красным / оранжевым цветом), и черная дыра выбрасывает струю. Фото: Мендес и др.

Команда, возглавляемая Мариано Мендесом из Университета Гронингена (Нидерланды), опубликует свои результаты в понедельник в Nature Astronomy. Подобно тому, как кровь в человеческом сердце не может находиться в предсердиях и желудочках одновременно, черная дыра также, по-видимому, сначала собирает материал и нагревает его в так называемой короне, только затем выплевывает его струями.

«Это звучит логично, но в течение 20 лет велись дебаты о том, были ли корона и реактивный самолет просто одним и тем же. Теперь мы видим, что они возникают один за другим и что струя следует из короны», — говорит главный исследователь Мариано Мендес (Институт Каптейна).

«Было довольно сложно продемонстрировать этот последовательный характер. Нам пришлось сравнивать данные о годах с данными секунд, а об очень высоких энергиях — с очень низкими».

Данные за 15 лет

Исследователи собрали данные за 15 лет с нескольких телескопов. Среди прочего, они направили рентгеновский исследователь времени Росси на черную дыру GRS 1915 + 105 из космоса примерно каждые три дня и собирали высокоэнергетическое рентгеновское излучение от короны.

Астрономы объединили рентгеновские данные с данными телескопа Райла. Это коллекция радиотарелок примерно в девяноста километрах к северу от Лондона, которые собирают низкоэнергетическое радиоизлучение от струи черной дыры практически каждый день.

Черная дыра GRS 1915+105 — это не изолированная черная дыра, а двойная система, состоящая из черной дыры и нормальной звезды, которые вращаются вокруг друг друга. Эта двойная система лежит в нашем Млечном Пути примерно в 36 000 световых лет от нас в направлении созвездия Орла. Черная дыра весит примерно в 12 раз больше, чем наше Солнце, что делает ее одной из самых тяжелых известных звездных черных дыр.

Вопросы без ответа

Теперь, когда исследователи доказали последовательность, все еще есть некоторые вопросы без ответа. Например, рентгеновское излучение, которое телескопы собирают от короны, содержит больше энергии, чем можно объяснить только температурой короны.

Исследователи подозревают, что магнитное поле обеспечивает дополнительную энергию. Это магнитное поле и сопутствующая энергия также могут объяснить, почему образуются струи. Если магнитное поле хаотично, корона нагревается. Если магнитное поле становится менее хаотичным, материал может выйти через линии поля в струю.

Исследователи предполагают, что принцип, который они продемонстрировали, может также применяться к более тяжелым черным дырам, например, к сверхмассивной черной дыре в центре нашей галактики.