Астрономы впервые измерили точную мощность релятивистских струй, исходящих от черной дыры Лебедь X-1. Полученные данные подтвердили, что джеты уносят около 10% энергии, выделяемой при поглощении материи.
Характеристики системы
Cистема Cygnus X-1 расположена на расстоянии семи тысяч световых лет от Земли и считается одним из самых ярких рентгеновских источников на небе. Она представляет собой черную дыру звездной массы, которая примерно в 21 раз превышает массу Солнца и питается веществом от голубой сверхгигантской звезды-компаньона. Расстояние между черной дырой и звездой-донором составляет около 48 миллионов километров и равняется примерно 20% дистанции от Земли до Солнца.
Голубая сверхгигантская звезда поставляет материал черной дыре через мощные звездные ветры. Это вещество не может падать прямо на черную дыру из-за углового момента. Вместо этого оно формирует сплющенное вихревое облако под названием аккреционный диск, которое постепенно питает черную дыру. Огромная гравитация черной дыры нагревает аккреционный диск и вызывает рентгеновское излучение.
Часть материи не попадает в черную дыру. Она направляется к ее полюсам и выбрасывается в виде мощных струй. Руководитель группы Стив Прабу из Оксфордского университета описал движение этих струй на серии изображений. Снимки были получены с помощью радиотелескопа SKA.
Струи объекта Cygnus X-1 отклонялись в разных направлениях. Это происходило по мере того, как звезда и черная дыра вращались друг вокруг друга. Прабу и его коллеги определили причину такого «танца». Они выяснили, что струи толкают звездные ветры, которые дуют от звезды.
Измеренная мощность и скорость джетов
Астрономам удалось не только определить мощность струй, но и установить их скорость. Джеты движутся со скоростью около 150 тысяч километров в секунду, что составляет примерно половину скорости света. Мощность этих потоков оказалась эквивалентна энергии излучения 10 тысяч солнц. Результаты работы группы ученых были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Прабу рассказал о ключевом выводе исследования. При падении материи к черной дыре выделяется энергия. Около 10% этой энергии уносится струями. Ученые обычно предполагают эту цифру в крупномасштабных симуляционных моделях Вселенной, но до сих пор ее было трудно подтвердить наблюдениями. Новые данные впервые обеспечили такую возможность.
Значение для астрофизики
Результаты важны не только для изучения самого Cygnus X-1, но и для понимания того, как черные дыры влияют на эволюцию галактик. Джеты нагревают межзвездный газ и замедляют чрезмерно быстрое образование новых звезд. Они являются важным источником обратной связи с окружающей средой и имеют решающее значение для эволюции галактик.
Член команды Джеймс Миллер Джонс из Института радиоастрономии Кертина пояснил, что существующие теории предполагают схожесть физики вокруг черных дыр разной массы. Теперь ученые могут использовать это измерение для калибровки понимания струй, независимо от того, исходят ли они от черных дыр массой в 10 или в 10 миллионов раз превышающей массу Солнца.
VK
OK
Telegram
Дзен