Мощность струй плазмы черной дыры Cygnus X-1 впервые измерили: она равна 10 000 солнц

Даже самые мощные выбросы черных дыр могут отклоняться под давлением обычного звездного ветра. Международная группа астрономов впервые смогла измерить мгновенную мощность джетов (струй плазмы), вырывающихся из черной дыры в системе Лебедь Х-1 (Cygnus X-1), и доказала, что их поведение формируется под воздействием звезды-компаньона. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Система Лебедь Х-1 состоит из черной дыры (массой около 21 массы Солнца) и сверхгигантской звезды, которая в 40 раз массивнее нашего светила. На протяжении 20 000 лет черная дыра поглощает материю этой звезды. Часть падающего газа преодолевает горизонт событий, а часть — выбрасывается наружу в виде джетов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Энергия этих струй распространяется на расстояние до 16 световых лет.

Долгое время физики не могли измерить точную мощность этих выбросов. Используя сеть радиотелескопов, расположенных на расстоянии тысяч километров друг от друга (аналогично технологии Event Horizon Telescope), ученые получили изображения системы со сверхвысоким разрешением. Наблюдения показали, что звездный ветер от сверхгиганта (поток частиц, летящих со скоростью в три раза выше солнечного ветра) обладает достаточной плотностью, чтобы физически сгибать и отклонять джеты черной дыры. По мере того как черная дыра совершает оборот вокруг звезды за 5,6 дня, струи плазмы постоянно меняют направление. Смоделировав этот «космический танец», исследователи впервые вычислили мгновенную мощность джетов — она эквивалентна энергии 10 000 солнц.

Это открытие дает астрофизикам новый инструмент для понимания эволюции Вселенной. Измеряя скорость поглощения материи (по рентгеновскому излучению) и сопоставляя ее с энергией, уносимой джетами, ученые могут точнее рассчитать «энергетический бюджет» черных дыр. Эти данные необходимы для корректировки компьютерных симуляций, описывающих, как сверхмассивные черные дыры формируют структуру целых галактик.

Источник: ScienceAlert