Черная дыра в системе MAXI J1820 + 070 выбрасывает материал в космос
AstroNews.ru - 29 Мая 2020 19:43:02
Астрономы обнаружили черную дыру, швыряющую горячий материал в космос со скоростью, близкой к скорости света. Эта вспышка была запечатлена рентгеновской обсерваторией Чандра НАСА.
Черная дыра и ее спутник составляют систему MAXI J1820 + 070, расположенную в нашей галактике на расстоянии около 10 000 световых лет от Земли. Черная дыра в MAXI J1820 + 070 имеет массу, примерно в восемь раз превышающую массу Солнца, идентифицируя ее как так называемую черную дыру звездной массы, образованную в результате разрушения массивной звезды. (Это в отличие от сверхмассивных черных дыр, которые в миллионы или миллиарды раз превышают массу Солнца.)
Звезда - спутник, вращающийся вокруг черной дыры, имеет массу около половины массы Солнца. Сильная гравитация черной дыры вытягивает материал от звезды-компаньона в диск, окружающий черную дыру.
В то время как часть горячего газа в диске пересечет «горизонт событий» (точка невозврата) и упадет в черную дыру, другая часть его материала оторвется от черной дыры в паре коротких пучков материала или джетов. Эти струи направлены в противоположные стороны и запускаются извне горизонта событий вдоль линий магнитного поля.
Насколько быстро движутся материальные струи от черной дыры? С точки зрения Земли это выглядит так, как будто северная струя движется со скоростью 60% от скорости света, а южная - с невероятной 160% скорости света!
Это пример сверхсветового движения, явления, которое происходит, когда что-то движется к нам со скоростью света вдоль направления, близкого к нашей линии обзора. Это означает, что объект движется к нам почти так же быстро, как и свет, который он генерирует, создавая иллюзию, что движение струи происходит быстрее, чем скорость света. В случае MAXI J1820 + 070 южная струя направлена на нас, а северная струя направлена от нас, поэтому южная струя движется быстрее северной. Фактическая скорость частиц в обеих струях превышает 80% скорости света.
MAXI J1820 + 070 также наблюдался на радиоволнах командой во главе с Джо Брайтом из Оксфордского университета, который ранее сообщал об обнаружении сверхсветового движения компактных источников на основе одних только радиоданных.
Поскольку наблюдения Чандры примерно вдвое увеличивали продолжительность наблюдения за джетами, объединенный анализ радиоданных и новых данных от Чандры дал больше информации о джетах. Это включало свидетельство того, что джеты замедляются по мере удаления от черной дыры.
Большая часть энергии в струях не преобразуется в излучение, а вместо этого выделяется, когда частицы в струях взаимодействуют с окружающим материалом. Эти взаимодействия могут быть причиной замедления джетов. Когда струи сталкиваются с окружающим материалом в межзвездном пространстве, возникают ударные волны - похожие на звуковые удары, вызванные сверхзвуковым самолетом. Этот процесс генерирует энергии частиц, которые выше, чем у Большого адронного коллайдера.
Исследователи подсчитали, что около 180 тысяч миллиардов тонн материала было выброшено черной дырой в этих двух струях, запущенных в июле 2018 года. Это количество массы сопоставимо с тем, что может быть накоплено на диске вокруг черной дыры в пространстве за несколько часов, и это эквивалентно примерно тысяче комет Галлея.
Исследования MAXI J1820 + 070 и подобных систем обещают рассказать нам больше о струях, создаваемых черными дырами звездной массы, и о том, как они выделяют свою энергию, когда их струи взаимодействуют с окружающей средой.
Статья, описывающая эти результаты, опубликована в последнем издании The Astrophysical Journal Letters.