Чорні діри, ті химерні особливості, які сидять на прорізі відомого і невідомого, продовжують дивувати нас своєю поведінкою. Оскільки такі організації, як телескоп Event Horizon, зрозуміли, ми багато чого не знаємо про дірки, і ще гірше, ми навіть не знаємо, скільки не знаємо.
Зараз вчені спостерігали нове явище, яке додає чорній дірі містики: швидко крутяться чорні діри, які викидають масивні плями плазми.
Чорна діра, про яку йдеться, є частиною двійкової пари під назвою V404 Cygni. Чорна діра їсть свою зірку-супутника, всмоктуючи свою масу в накопичувальний диск, потім викидаючи матеріал через два струмені. Це незвично для чорної діри, хоча не всі вони мають струмені. Але що незвично - це час викидання струменем матеріалу. Замість постійного потоку матеріал виходить краплями.
V404 Cygni знаходиться на відстані приблизно 8000 світлових років від Землі. Вперше це було помічено в 1989 році, коли він вигнав величезний спалах високоенергетичного матеріалу та випромінювання. Тоді він спав спокійно протягом 26 років.
Потім, у 2015 році, він знову спалахнув, і супутник INTEGRAL Європейського космічного агентства (ESA) INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) дозволив вивчити його у високоенергетичних гамма-променях. Він став найяскравішим об’єктом на небі в гамма-променях. У той час вчений проекту INTEGRAL Ерік Куулкерс сказав: "На даний момент поведінка цього джерела надзвичайна: багаторазові яскраві спалахи світла на масштабах часу коротші години, що рідко спостерігається в інших системах чорної діри.”
Що відбувалося?
Корисно подивитися, як зазвичай діють чорні діри. Масивна сила тяжіння чорної діри відтягує матеріал від своєї зірки-супутника в її накопичувальний диск. Аккреційний диск крутиться, нагріваючи матеріал і приводячи його до «блиску». Частина матеріалу ніколи не досягає чорної діри і викидається за допомогою струменів.
Швидкий шлях до цього часу, і нове дослідження, засноване на даних, зібраних під час спалаху 2015 року кількома обсерваторіями, дає пояснення.
“Під час спалаху ми спостерігали деталі викидів струменя, коли матеріал викидався з дуже високою швидкістю з околиць чорної діри, - каже Сімоне Мільярі, астрофізик з ESA, який є співавтором статті. "Ми можемо бачити струмені, що стріляють у різні сторони в часовому масштабі менше години, а це означає, що внутрішні області системи обертаються досить швидко.”
Так, чорна діра їсть свою зірку-супутника, всмоктуючи матеріал у свій накопичувальний диск. І так, частина матеріалу в диску викидається струменем. Але, за даними дослідження, це відбувається лише у сплесках, оскільки з якоїсь причини чорна діра вирівнюється з власним накопичувальним диском.
"Що відрізняється від V404 Cygni, це те, що ми думаємо, що диск матеріалу та чорна діра нерівні", - говорить доцент Джеймс Міллер-Джонс з Міжнародного центру досліджень радіоастрономії (ICRAR) Університету Кертін, Австралія, який є головним автором нового документу.
“Здається, це змушує внутрішню частину диска коливатися, як спінінг, який сповільнюється, і вистрілює в різні боки, змінюючи орієнтацію.”
Коливання означає, що матеріал не потрапляє в чорну діру рівною швидкістю. Коли відбувається спалах, це означає, що велика кількість матеріалу потрапила в яму за короткий проміжок часу. Це збільшує кількість матеріалу в накопичувальному диску, викликаючи спалах енергії.
INTEGRAL був невід'ємною частиною цього дослідження, оскільки він переглядав V404 Cygni протягом чотирьох тижнів. Інші обсерваторії змогли спостерігати лише кілька годин. Спостереження INTEGRAL дозволили вченим розібратися в механіці чорної діри, її геометрії та рівнях енергії та встановити зв'язок між припливом та відливом матеріалу.
“Завдяки INTEGRAL ми змогли постійно спостерігати за V404 Cygni протягом чотирьох тижнів, тоді як інші високоенергетичні супутники могли робити лише короткі знімки.", - каже Ерік Куулкерс, науковий співробітник проекту INTEGRAL в ESA.
“Рентгенологічні дані підтримка моделі де внутрішня частина накопичувального диска нахилена по відношенню до решти системи, швидше за все через нахил чорної діри, нахиленої по відношенню до орбіти супутньої зірки", - пояснює Сімона.
Залишається питання, чому воно нерівне?
Існують лише деякі попередні здогадки щодо причини невідповідності. Це, можливо, була суперновою.
Оскільки сама чорна діра була створена надновою, цей початковий удар може призвести до нерівності лунки та внутрішнього сегменту її накопичувального диска. Це все одно, що показують симуляції.
“Результати підходили б до сценарію, також вивченого в останніх комп'ютерних моделюваннях, де потік наросту в районі чорної діри та струменів може обертатися разом, - каже Куулкерс.
“Ми повинні очікувати подібної динаміки в будь-якій сильній аккрементальній чорній дірі, спіна якої не вирівняна з припливним газом, і нам доведеться враховувати різні кути нахилу струменя при інтерпретації спостережень за чорними дірами у Всесвіті..”
Джерела:
- Дослідження: Швидко змінюється орієнтація струменя в системі чорної діри зоряної маси VG404 Cygni
- Прес-реліз: Плюючи чорну дірку
- Місія ESA INTEGRAL
- Прес-реліз: Monster Black Hole прокидається через 26 років
