Концепция струи черной дыры не нова, но нам еще многое предстоит узнать о смеси частиц, обнаруженных в непосредственной близости от них. Благодаря использованию обсерватории XMM-Ньютон ESA астрономы изучили черную дыру в нашей галактике и нашли некоторые удивительные результаты.
Как известно, черные дыры звездной массы поглощают материалы от соседних звезд. Материя от этих звезд-компаньонов отодвигается от родительского тела к черной дыре и излучает такую интенсивную температуру, что испускает рентгеновские лучи. Тем не менее, черная дыра не всегда глотает все, что попадается на ее пути. Иногда они отвергают небольшие порции этой поступающей массы, отталкивая ее в виде набора мощных струй. Эти струи также питают окружающую среду, высвобождая и массу, и энергию ... грабя черную дыру топлива.
Благодаря изучению состава струи исследователи могут лучше определить, что попадает в черную дыру, а что нет. Из наблюдений, сделанных на радиоволнах электромагнитного спектра, мы увидели, как электроны растекаются почти со скоростью света. Тем не менее, не было четко определено, дополняется ли отрицательный заряд электронов их античастицами, позитронами или, скорее, более тяжелыми положительно заряженными частицами в струях, такими как протоны или атомные ядра ». Обладая мощью XMM-Newton, астрономы получили возможность исследовать двоичную систему черной дыры под названием 4U1630–47 - кандидат, о котором известно, что он имеет неожиданные вспышки рентгеновских лучей в течение отрезков времени, которые длятся между месяцами и годами.
«В наших наблюдениях мы обнаружили признаки сильно ионизованных ядер двух тяжелых элементов, железа и никеля», - говорит Мария Диас Триго из Европейской южной обсерватории в Мюнхене, Германия, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature. «Открытие стало неожиданностью - и хорошим, поскольку оно, несомненно, показывает, что состав струй черных дыр гораздо богаче, чем просто электроны».
В сентябре 2012 года группа астрономов, возглавляемая доктором Диасом Триго и его сотрудниками, наблюдала за 4U1630–47 с помощью XMM-Newton. Они также подкрепили свои наблюдения почти одновременными радионаблюдениями, снятыми с Австралийского телескопа Compact Array. Хотя исследования проводились близко друг к другу - всего за пару недель - результаты не могли быть более разными.
По словам команды Триго, первоначальный набор наблюдений собирал рентгеновские подписи с аккреционного диска, но в радиодиапазоне не было активности. Это показатель того, что самолеты не были активны в то время. Тем не менее, во втором наборе наблюдений была активность как в рентгеновском, так и в радиоэлементе… самолеты снова включились! Исследуя рентгеновские данные из второго набора, они также обнаружили, что ядра железа находились в движении. Эти частицы двигались как к XMM-Ньютону, так и от него - доказательство того, что ионы были частью двойных струй, направленных в противоположные стороны Однако это еще не все. Также были обнаружены ядра никеля, указывающие на обсерваторию.
«Из этих« отпечатков пальцев »железа и никеля мы можем показать, что скорость струи очень высока, около двух третей скорости света», - говорит соавтор Джеймс Миллер-Джонс из узла университета Кертина. Международный центр радиоастрономических исследований в Перте, Австралия.
Более того, присутствие тяжелых атомных ядер в струях черной дыры означает, что масса и энергия уносятся от черной дыры в гораздо больших количествах, чем мы думали ранее, что может оказать влияние на механизм и скорость, с которой черная дыра нарастает вопрос », - добавляет соавтор Симона Мильяри из Университета Барселоны, Испания.
Поразительные новые открытия? Ну, да. Для типичной черной дыры звездной массы это первый раз, когда тяжелые ядра были обнаружены в струях. На данный момент существует только «еще один рентгеновский двойник, который показывает аналогичные сигнатуры атомных ядер в своих струях - источник, известный как SS 433. Однако эта система черной дыры характеризуется необычно высокой скоростью аккреции, которая затрудняет сравнение его свойств со свойствами более обычных черных дыр ». Благодаря этим новым наблюдениям 4U1630–47 астрономы смогут заполнить пробелы в информации о том, что вызывает появление струй на аккреционных дисках с черными дырами и что приводит их в движение.
«Хотя мы теперь много знаем о черных дырах и о том, что происходит вокруг них, формирование струй по-прежнему остается большой загадкой, поэтому это наблюдение является важным шагом вперед в понимании этого удивительного явления», - говорит Норберт Шартель, XMM-Newton из ESA. Ученый проекта.
Оригинальная история Источник: ESA Press Release.
