Учёные совершили прорыв в понимании влияния чёрных дыр на Вселенную, впервые напрямую измерив мгновенную мощность их релятивистских струй, или джетов. Используя глобальную сеть радиотелескопов, международная команда астрономов получила детальные изображения, позволившие оценить истинную энергию этих явлений. Это достижение подтверждает давние теории о ключевой роли чёрных дыр в формировании структуры галактик.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, было сосредоточено на известной системе Лебедь X-1, которая содержит первую подтверждённую чёрную дыру и массивную звезду-сверхгигант. Учёные установили, что струи, извергаемые этой чёрной дырой, несут энергию, эквивалентную мощности примерно 10 000 Солнц. Кроме того, была измерена скорость джетов, которая составила около половины скорости света.
Уникальность метода заключалась в использовании звёздного ветра от соседнего сверхгиганта как естественного измерительного инструмента. Этот звёздный ветер представляет собой интенсивный поток заряженных частиц, в основном протонов и электронов, выбрасываемых из атмосферы звезды со скоростями до тысяч километров в секунду. Наблюдая, как мощные потоки звёздного ветра отклоняют и искажают джеты, пока оба объекта вращаются по орбите, учёные смогли рассчитать их мгновенную мощность. Этот процесс они образно назвали наблюдением за "танцующими джетами".
Ключевым открытием стало то, что джеты уносят с собой около 10% всей энергии, которая высвобождается при падении вещества на чёрную дыру. Этот процент долгое время предполагался в крупномасштабных компьютерных моделях Вселенной, но до сих пор не был подтверждён прямыми наблюдениями, что делает текущее исследование особенно значимым.
Полученные данные служат критически важной "якорной точкой" для астрофизики. Они позволяют проверить и откалибровать теории, описывающие физику вблизи чёрных дыр разной массы — от объектов в 10 раз тяжелее Солнца до сверхмассивных гигантов в миллионы солнечных масс. Раньше мощность джетов можно было оценить лишь в усреднении за тысячи или миллионы лет.
Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания эволюции галактик, поскольку джеты являются мощным источником обратной связи, влияющим на окружающее космическое пространство. Релятивистские струи плазмы нагревают и рассеивают окружающий газ в галактике, что подавляет звездообразование, предотвращая коллапс газовых облаков. В некоторых случаях они могут также сжимать газ, инициируя локальные вспышки звездообразования, тем самым регулируя рост галактики и её химический состав. В будущем новые инструменты, такие как строящаяся обсерватория Square Kilometre Array, позволят обнаружить джеты в миллионах далёких галактик, и проведённые сейчас измерения лягут в основу их анализа.
Источник: Black hole jets measured for first time and rival the power of 10,000 suns