Ритмы чёрной дыры: таинственное сердцебиение бросает вызов астрофизике
Наблюдения за чёрной дырой IGR J17091-3624, находящейся в двойной системе на расстоянии около 28 000 световых лет от Земли, выявили удивительные свойства её «сердцебиения» — ритмичных вспышек яркости. Эти пульсации связаны с процессами в аккреционном диске и короне чёрной дыры, где сверхгорячая плазма излучает мощные рентгеновские лучи. Новые данные, полученные с помощью космического аппарата NASA IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), заставили учёных пересмотреть представления о поведении подобных объектов.
IXPE измерил поляризацию рентгеновского излучения, что позволило определить ориентацию колебаний в окрестностях чёрной дыры. Результаты показали степень поляризации в 9,1% — показатель, значительно превышающий теоретические предсказания. Обычно такие высокие значения связывают с наблюдением короны под острым углом, когда её структура кажется упорядоченной. Однако другие данные о IGR J17091-3624 противоречат этой гипотезе, создавая загадку для астрономов.
Чтобы объяснить аномалию, исследователи предложили два сценария. Первый предполагает, что мощные ветра, вырывающиеся из аккреционного диска, рассеивают рентгеновские лучи, повышая их поляризацию без необходимости «краевого» ракурса. Второй сценарий рассматривает корону, движущуюся с околосветовой скоростью, где релятивистские эффекты усиливают поляризацию. Обе модели успешно воспроизводят данные IXPE, но ставят под сомнение традиционные представления о физике чёрных дыр.
«Эти ветра — ключевой элемент, который мы до сих пор упускали в понимании эволюции чёрных дыр», — отметил Максим Парра, соавтор исследования из Университета Эхиме (Япония). По его словам, будущие наблюдения могут преподнести ещё более неожиданные результаты.
Открытие ставит перед учёными принципиально новые вопросы. Например, если верна гипотеза о релятивистском движении короны, это потребует пересмотра моделей энергетических процессов вблизи горизонта событий. Возможно, чёрные дыры способны генерировать ещё более экстремальные условия, чем считалось ранее.
Кроме того, высокая поляризация может указывать на ранее неизученные механизмы взаимодействия между аккреционным диском и джетами — узкими пучками частиц, выброшенных перпендикулярно диску. Подобные процессы играют ключевую роль в формировании галактик, но их детали остаются загадкой.
Для проверки гипотез астрономы планируют использовать обсерватории нового поколения, такие как рентгеновский телескоп ATHENA (запуск запланирован на 2035 год) и радиотелескопы сети Event Horizon Telescope. Совместный анализ данных в разных диапазонах поможет построить 3D-модели структуры чёрных дыр и их окружения.
«Поляриметрия становится мощным инструментом в астрофизике, — говорит Елена Росси, астроном из Института космических исследований РАН. — Она позволяет «увидеть» форму магнитных полей и движение вещества в условиях, где традиционные методы бессильны».
Исследование, опубликованное 27 мая в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, открывает новую главу в изучении чёрных дыр. Возможно, «сердцебиение» IGR J17091-3624 — лишь первый аккорд в симфонии космических загадок, которые предстоит разгадать.
