Международная команда астрономов, возглавляемая специалистами из Университета Кертина, совершила прорыв в изучении космических объектов, непосредственно измерив колоссальную мощность струй, извергаемых черными дырами. Используя глобальную сеть радиотелескопов, ученые получили беспрецедентно детальные изображения, позволившие количественно оценить энергию этих явлений. Полученные данные, впервые демонстрирующие истинные масштабы воздействия джетов, подтверждают теоретические модели, описывающие их ключевую роль в формировании и эволюции галактик.
Фокусом исследования, результаты которого опубликованы в журнале Природная астрономия, стала известная система Лебедь X-1. Этот объект, включающий первую в истории астрономии подтвержденную черную дыру и звезду-сверхгигант, предоставил уникальную возможность для измерений. Анализ показал, что энергия, переносимая струями от черной дыры в этой системе, сопоставима с мощностью излучения примерно 10 000 Солнц.
Ключевым методом, позволившим провести столь точные расчеты, стало наблюдение за взаимодействием джетов с внешней средой. Ученые зафиксировали, как мощные звездные ветры, исходящие от соседнего сверхгиганта, отклоняли и искривляли струи по мере орбитального движения черной дыры. Этот процесс, аналогичный тому, как земной ветер изгибает струю воды, стал естественным инструментом для измерений. Рассчитав силу звездного ветра и степень отклонения джетов, исследователи смогли определить их мгновенную мощность, что ранее не удавалось сделать — все предыдущие оценки основывались на усредненных данных за длительные периоды.
«Танцующие» струи раскрывают свои секреты
Ведущий автор работы, доктор Стив Прабу, ранее работавший в Институте радиоастрономии Кертина (CIRA) и ныне представляющий Оксфордский университет, пояснил суть подхода. Команда проанализировала серию последовательных изображений, чтобы отследить динамику так называемых «танцующих струй». Этот термин метко описывает наблюдаемое изгибание джетов под воздействием внешних сил. Помимо мощности, ученым также удалось с высокой точностью определить скорость истечения вещества в струях, которая составила около 150 000 километров в секунду, что приблизительно равно половине скорости света. Разрешение этого вопроса, долгое время остававшегося предметом научных дискуссий, стало еще одним значимым результатом исследования.
Проект был реализован при координирующей роли узла Университета Кертина в составе Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR). Использование технологии интерферометрии со сверхдлинной базой, когда разбросанные по планете телескопы работают как единый инструмент гигантского разрешения, обеспечило необходимую детализацию наблюдений. Полученные результаты не только раскрывают истинную мощь черных дыр, но и открывают новые перспективы для понимания фундаментальных процессов, определяющих структуру и динамику галактик, включая механизмы обратной связи, регулирующие звездообразование.
н относится к тому, как струи часто меняют направление, подгоняемое сильными ветрами звезд-сверхгиганта, в то время как оба объекта вращаются вокруг друг друга.
Доктор Прабу сказал, что эти наблюдения показывают, что какая-то часть энергии, генерируемой вблизи этой дыры, проявляется в ее окружении, влияя на окружающую среду.
«Ключевым выводом этого исследования является то, что около 10 процентов энергии, высвобождаемой при падении материи в сторону черной дыры, уносятся струями», — сказал он. Сказал доктор Прабу.
«Это то, что ученые обычно строят предположения в крупномасштабных моделях Вселенной, но до сих пор это было трудно обеспечить наблюдениями».
Подтверждение теории о физике черных дыр
Соавтор профессор Джеймс Миллер-Джонс из CIRA и центра Кертина ICRAR отметила, что более ранние методы позволяют оценить мощность реактивной струи только в течение чрезвычайно длительных периодов, иногда охватывающих тысячи или миллионы лет. Это вызывает прямое сравнение энергетических струй с рентгеновскими излучениями, возникающими при падении материи в черную дыру.
«Поскольку наши теории предполагают, что физика вокруг черных дыр очень похожа, теперь мы можем использовать это измерение, чтобы закрепить наше понимание струй, независимо от того, исходят ли из черных дыр, масса которых в 10 или 10 миллионов раз генерирует массу Солнца», — сказал он. Об этом заявил профессор Миллер-Джонс.
"С помощью проектов радиотелескопов, таких как обсерватория с решеткой в квадратном километре, которая в настоящее время строится в Австралии и Южной структуре, мы рассчитываем данные джетов из черных дыр в миллионах дальних галактик, точки привязки, полученные в результате этого нового измерения, помогают откалибровать их выходную мощность.
«Сбросы черных дыр создают постоянный источник обратной связи с будущим развитием и имеют решающее значение для понимания эволюции галактики».
В мероприятии также приняли участие Университет Барселоны, Университет Висконсин-Мэдисон, Университет Летбриджа и Институт космических наук.