Странная черная дыра перетаскивает пространство-время, стреляя качающимися струями
Москва, 13:14, 01 Янв 2022, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Земляне давно изучают космос и с каждым годом ученые все больше узнают об этом загадочном пространстве. Чего уж только не узнали исследователи, а особенно их интересует такое явление как «черная дыра».
О чем узнали ученые
На расстоянии около 7800 световых лет в созвездии Лебедя находится самая необычная черная дыра. Она называется V404 Cygni, и в 2015 году телескопы по всему миру с удивлением наблюдали, как проснувшись от покоя, эта дыра в течение недели пожирала материал от близлежащей звезды.
Это одно лишь событие предоставило настолько много информации, что астрономы все еще анализируют ее. И они только что обнаружили удивительное явление: релятивистские струи от черной дыры так быстро колеблются, что изменение их направления можно увидеть за считанные минуты. В процессе колебания они раздувают высокоскоростные облака плазмы.
«Это одна из самых необычных систем черных дыр, с которыми я когда-либо сталкивался», — сказал астрофизик Джеймс Миллер-Джонс из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) в Университете Кертина в Австралии.
Что стало известно ученым
V404 Cygni — это двойная микроквазарная система, состоящая из черной дыры, примерно в девять раз большей массы Солнца, и звезды-компаньона, молодого красного гиганта, немного меньшего, чем Солнце.
Черная дыра медленно пожирает красного гиганта. Материал, откачиваемый от звезды, вращается вокруг черной дыры в форме аккреционного диска, немного похожего на воду, циркулирующую в канализации. Ближайшие области диска невероятно плотные и горячие, и чрезвычайно сияющие, и когда черная дыра питается, она выпускает мощные струи плазмы, предположительно с ее полюсов.
Ученые не знают точного механизма производства струй. Они думают, что материал из внутреннего края аккреционного диска направлен вдоль линий магнитного поля черной дыры, которые действуют как синхротрон, ускоряющий частицы, прежде чем запускать их с огромными скоростями.
Но колеблющиеся струи V404 Cygni, стреляющие в разные стороны в разное время, в таких быстро изменяющихся временных масштабах и со скоростями до 60 процентов скорости света, принадлежат к своему классу.
«Мы думаем, что диск материала и черная дыра смещены», — сказал Миллер-Джонс. «Похоже, что это заставляет внутреннюю часть диска качаться, как волчок, и из-за изменения ориентации струи разлетаются в разные стороны».
По словам исследователей, это похоже на волчок, который начинает качаться при замедлении. Такое изменение оси вращения вращающегося тела называется прецессией. В данном конкретном случае у нас есть удобное объяснение, предоставленное Альбертом Эйнштейном.
О чем предсказал Эйнштейн
В своей теории общей теории относительности Эйнштейн предсказал эффект, называемый «перетаскиванием кадров». При вращении гравитационное поле вращающейся черной дыры настолько интенсивно, что оно по существу «тащит» за собой пространство-время.
В случае V404 Cygni длина аккреционного диска составляет около 10 миллионов километров. Несоосность оси вращения черной дыры с аккреционным диском деформировала внутренние несколько тысяч километров этого диска.
Эффект перетаскивания кадра затем вытягивает искривленную часть диска вместе с вращением черной дыры, что заставляет струю вылетать во всех направлениях. Кроме того, эта внутренняя часть аккреционного диска раздувается, как твердый пончик, который также прецессирует.
«Это единственный механизм, который мы можем придумать, который может объяснить быструю прецессию, которую мы видим в V404 Cygni», — сказал Миллер-Джонс.
Это настолько быстро, что обычный метод, используемый радиотелескопами для съемки космического пространства, оказался практически бесполезным. Обычно эти устройства полагаются на длительные выдержки, наблюдая за регионом в течение нескольких часов, перемещаясь по небу, чтобы отследить свою цель. Но в этом случае метод дал слишком размытые изображения, чтобы их можно было использовать.
Поэтому команде пришлось использовать другой метод: взять 103 отдельных изображения со временем экспозиции всего 70 секунд и соединить их вместе, чтобы создать фильм — и, конечно же, это были качающиеся космические струи.
«Мы были ошеломлены тем, что увидели в этой системе — это было совершенно неожиданно», — сказал физик Грег Сиваков из Университета Альберты.
«Обнаружение этой астрономической информации впервые углубило наше понимание того, как могут работать черные дыры и образование галактик.»
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
