Черные дыры, те заманчивые особенности, которые находятся на краю известного и неизвестного, продолжают удивлять нас своим поведением. Как ясно дали понять такие организации, как Event Horizon Telescope, мы многое не знаем о дырах, и, что еще хуже, мы даже не знаем, сколько мы не знаем.
Теперь ученые наблюдают новое явление, которое добавляет мистике черной дыры: быстро вращающаяся черная дыра, которая выбрасывает огромные капли плазмы.
Рассматриваемая черная дыра является частью двоичной пары V404 Cygni. Черная дыра пожирает свою звезду-компаньон, всасывает ее массу в свой аккреционный диск, а затем выбрасывает материал через две струи. Это не является необычным для черной дыры, хотя не все из них имеют струи. Но что необычно, так это время выбрасывания материала струями. Вместо стабильного потока материал выходит в виде капель.
V404 Лебедя находится на расстоянии около 8000 световых лет от Земли. Впервые он был замечен в 1989 году, когда изгнал огромный выброс высокоэнергетического материала и радиации. Затем он бездействовал в течение 26 лет.
Затем, в 2015 году, он снова вспыхнул, и спутник INTEGRAL (Международная лаборатория астрофизики гамма-излучения) Европейского космического агентства (ЕКА) смог изучить его в высокоэнергетических гамма-лучах. Это стало самым ярким объектом на небе в гамма-лучах. Тогда исследователь проекта INTEGRAL Эрик Куулкерс сказал:Поведение этого источника на данный момент необычайно: повторяющиеся яркие вспышки света на шкале времени короче часа, что редко встречается в других системах черных дыр.”
Что происходило?
Полезно посмотреть, как обычно работают такие черные дыры. Массивная гравитация черной дыры увлекает материал от звезды-компаньона в аккреционный диск. Аккреционный диск вращается, нагревая материал и заставляя его «сиять». Часть материала никогда не достигает черной дыры и испускается струями.
Перенесемся в будущее, и новое исследование, основанное на данных, собранных во время вспышки 2015 года несколькими обсерваториями, дает объяснение.
“Во время вспышки мы наблюдали детали выброса струи, когда материал выбрасывался с очень высокой скоростью из окрестностей черной дыры.», - говорит Симона Мильяри, астрофизик из ЕКА, соавтор статьи. «Мы видим, как струи разлетаются в разные стороны в течение менее часа, что означает, что внутренние области системы вращаются довольно быстро.”
Да, черная дыра пожирает свою звезду-компаньона, всасывая материал в свой аккреционный диск. И да, часть материала на диске выбрасывается в виде струй. Но, согласно исследованию, это происходит только всплесками, потому что по какой-то причине черная дыра смещена с собственным аккреционным диском.
«В V404 Cygni отличает то, что мы думаем, что диск материала и черная дыра смещены», - говорит доцент Джеймс Миллер-Джонс из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) в Университете Кертин, Австралия, который является ведущим автором новой статьи.
“Похоже, что это заставляет внутреннюю часть диска качаться, как вращающийся волчок, который замедляется, и огонь вылетает в разные стороны, когда он меняет ориентацию.”
Колебание означает, что материал не падает в черную дыру равномерно. Когда происходит взрыв, это означает, что большое количество материала упало в дыру за короткий промежуток времени. Это увеличивает количество материала в аккреционном диске, вызывая выброс энергии.
INTEGRAL был неотъемлемой частью этого исследования, потому что он смотрел V404 Cygni в течение четырех недель. Другие обсерватории могли наблюдать только в течение нескольких часов. Наблюдения INTEGRAL позволили ученым выяснить механику черной дыры, ее геометрию и уровни энергии, а также установить связь между притоком и оттоком материала.
“С INTEGRAL мы смогли непрерывно смотреть на V404 Cygni в течение четырех недель, в то время как другие высокоэнергетические спутники могли делать только короткие снимки», - говорит Эрик Куулкерс, исследователь проекта INTEGRAL в ЕКА.
“Рентгеновские данные поддержать модель, где внутренняя часть аккреционного диска наклонена относительно остальной части системы, скорее всего из-за вращения черной дыры, наклоненного относительно орбиты звезды-компаньона.», - объясняет Симона.
Остается вопрос, почему он смещен?
Есть только некоторые предварительные предположения относительно причины смещения. Возможно, это была сверхновая.
Поскольку сама черная дыра была создана сверхновой, этот первоначальный удар мог привести к смещению отверстия и внутреннего сегмента ее аккреционного диска. Это то, что показывают симуляции, в любом случае.
“Результаты будут соответствовать сценарию, также изученному в недавних компьютерных симуляциях, где аккреционный поток вблизи черной дыры и струи могут вращаться вместе.», - говорит Куулкерс.
“Мы должны ожидать аналогичную динамику в любой сильно аккрецирующей черной дыре, вращение которой не совпадает с входящим газом, и мы должны учитывать различные углы наклона струи при интерпретации наблюдений за черными дырами во Вселенной..”
Источники:
- Научно-исследовательская работа: быстро меняющаяся ориентация струи в системе черной дыры звездной массы VG404 Cygni
- Пресс-релиз: Черная дыра
- INTEGRAL Миссия ЕКА
- Пресс-релиз: Monster Black Hole просыпается через 26 лет
