Черная дыра надувает пузырь

Одной из особенностей астрономии является разнообразие объектов, которые изучает эта наука. Звезды, планеты, межзвездный газ, галактики, квазары, черные дыры и гипотетические «кротовые норы» – даже это далеко не полный список «клиентов» астрономов. В этот список вполне можно внести и такой класс объектов, как микроквазары. В отличие от обычных квазаров, которые представляют собой очень яркие внегалактические объекты, микроквазары обладают меньшей светимостью, но в целом картина наблюдается похожая – такие же выбросы вещества (джеты) с околосветовой скоростью.

По современным представлениям микроквазар является тесной двойной системой, в которой происходит аккреция материи на нейтронную звезду или черную дыру, в результате чего наблюдаются мощные джеты. С самым ярким и мощным микроквазаром научную общественность посредством статьи в новом номере журнала Nature познакомили Мэнфред Пэкулл и Кристиан Мотч из Страсбургского университета вместе с Роберто Сорией из Университета колледжа Лондона.

Изучая яркую туманность на окраине галактики NGC 7793 из созвездия Скульптора, астрономы обнаружили, что она представляет собой «пузырь» ионизованного газа, окружающий микроквазар. Для этого астрономы скомбинировали наблюдения в оптике, полученные на VLT (Чили), и в рентгеновском диапазоне с космического телескопа Chandra.

Обработав данные, ученые обнаружили поток вещества такой мощности, какая никогда не наблюдалась в системах с черными дырами звездной массы.

Энергия этого микроквазара в десятки тысяч раз превышает энерговыделение других известных микроквазаров.

«Мы были поражены тем, сколько энергии поступает в газ через черную дыру, – заявил ведущий автор работы, Мэнфред Пэкулл. – Масса этой черной дыры всего в несколько раз превышает солнечную, но данный микроквазар является миниатюрной моделью радиогалактик и квазаров, в которых находятся черные дыры в несколько миллионов раз тяжелее Солнца».

Известно, что черные дыры освобождают огромное количество энергии, когда происходит аккреция вещества – его падение в недра черной дыры. Считается, что большая часть энергии выходит в виде излучения, в основном в рентгеновском диапазоне. Однако новые данные показывают, что черные дыры могут освобождать по меньшей мере столько же (а возможно, и гораздо больше) энергии в виде джетов – узко направленных струй вещества из быстро движущихся частиц. Эти джеты нагревают окружающий газ и начинают «расплываться», образуя вокруг объекта «пузырь» из горячего газа и очень быстрых частиц. Наблюдения такого «пузыря» в разных диапазонах электромагнитного спектра позволяет астрономам составить общую картину того, как черная дыра влияет на свои окрестности.

В данном случае ученые смогли определить, что «пузырь» раздувается со скоростью порядка 1 миллиона километров в час, что составляет около 277 км/с.

При этом длина джетов (которые, по подсчетам, «фонтанируют» уже около 200 тысяч лет) выглядит фантастической, особенно по сравнению с размерами черной дыры, из которой они выходят. Как пишут ученые, рассказывая о своей работе, если эту черную дыру масштабировать до размера футбольного мяча, то длина джета будет равна расстоянию от Земли до орбиты Плутона.

Это составляет порядка 40 астрономических единиц, то есть почти 6 млрд км, что в 20 триллионов раз превышает размер стандартного футбольного мяча!

Данное исследование поможет астрономам понять связь между черными дырами звездной массы и сверхмассивными черными дырами, которые, как правило, располагаются в центре галактик. До публикации настоящей работы очень мощные джеты наблюдались только в объектах со сверхмассивными черными дырами. Сейчас же можно предположить, что такие объекты астрономы ранее просто не замечали, что дает лишний раз повод задуматься над тем, сколько же тайн хранит в себе наша Вселенная.