Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр

Впервые международная группа ученых наблюдала явление, которое астрономы никогда не ожидали увидеть в реальном времени, — джеты черных дыр.

В центре внимания исследователей находится галактика, расположенная на расстоянии около 270 миллионов световых лет от Земли в созвездии Драко под названием 1ES 1927+654. В течение многих лет ученые классифицировали ее как «активное галактическое ядро», то есть в ее центре находится активная черная дыра.

Эта конкретная черная дыра пополняла запасы вещества медленными темпами — пока не перестала.

В 2018 году эта черная дыра впервые обратила на себя внимание, когда внезапно увеличила свою активность в геометрической прогрессии. В течение нескольких месяцев она резко увеличила скорость поглощения вещества и стала более чем в 100 раз ярче в видимом световом спектре.

Раньше считалось, что подобный сдвиг занимает гораздо больше времени, чем человеческая жизнь, — от тысяч до миллионов лет.

С тех пор ученые внимательно наблюдают за ней в поисках дополнительных интересных явлений.

Первое наблюдение за джетами черных дыр

После значительного роста активности, начавшегося в 2018 году и включавшего почти год чрезвычайно высокого уровня рентгеновского излучения, черная дыра вновь затихла к 2020 году, но в 2023 году снова резко увеличила свою мощность.

В это время она начала излучать радиоволны с интенсивностью, в 60 раз превышающей прежнюю, в течение всего нескольких месяцев — поведение, которое никогда не наблюдалось в реальном времени для сверхмассивной черной дыры.

Изображения радиочастотных излучений с самым высоким разрешением были получены с помощью техники, называемой интерферометрией с очень длинной базовой линией (VLBI). На них отчетливо видна пара противоположно направленных плазменных струй, формирующихся вблизи черной дыры и расширяющихся наружу в течение 2023 — 2024 годов.

Среди прочих необычных явлений это первое в истории наблюдение джетов черной дыры в реальном времени.

Включение в реальном времени

Иногда джеты черных дыр могут достигать огромных масштабов далеко за пределами галактики-хозяина и влиять на количество формирующихся звезд.

Выяснение того, как работают джеты, очень важно для понимания общей картины эволюции Вселенной и галактик.

У нас есть очень подробные наблюдения за «включением» радиоструи в реальном времени, и еще более захватывающими являются наблюдения VLBI, которые ясно показывают, что эти плазменные сгустки движутся от черной дыры», — объясняет Эйлин Мейер, доцент физики в UMBC, возглавлявшая исследование.

Это показывает нам, что это действительно струя плазмы, которая вызывает радиовспышку. Она движется со скоростью, вероятно, 20-30% от скорости света и возникает совсем рядом с черной дырой.

Откуда взялось это явление

Струи новорожденной черной дыры, исходящие от 1ES 1927+654, относительно малы по сравнению с массивными струйными структурами в некоторых из самых мощных AGN.

По некоторым данным, вспышка 2018 года могла быть вызвана приливным нарушением, когда крупный объект, например звезда или облако газа, оказывается слишком близко к неактивной черной дыре и искусственно усиливает ее яркость всего на несколько лет.

В то время как крупнейшие плазменные струи распространяются далеко за пределы галактик-хозяев и существуют миллионы лет, ученые получают представление о новом классе более мелких и короткоживущих струй, называемых «компактными симметричными объектами».

Мейер считает, что данные в данном случае наиболее сильно указывают на рождение нового CSO. Одна из недавних гипотез заключается в том, что джеты в CSO качественно отличаются от очень больших и долгоживущих джетов, наблюдаемых в других местах.

Возможно, речь идет о единичном поглощении звезды или газового облака — происходит единичное событие приливного разрушения, которое приводит в движение этот кратковременный джет в течение примерно 1 000 лет.

Вопросы остаются, но сегодня существует множество перспективных моделей того, как черные дыры создают джеты.

Следующие шаги будут включать в себя работу с теоретиками, чтобы понять, как данные этого исследования могут помочь проверить и уточнить эти модели.

Ранее ученые сообщили, что перед гибелью звезды испускают потоки высокоэнергетических частиц.

18.01.2025