Вчені вперше виміряли справжню потужність джетів чорної діри: результат здивував

Чорна діра в системі Cygnus X-1 виявилася не просто джерелом гігантських струменів плазми — її “джети” буквально згинає потужний зоряний вітер сусідньої надмасивної зорі. Вчені вперше змогли напряму виміряти їхню миттєву енергію і отримали несподіваний результат.

Дослідження, опубліковане в Nature Astronomy, змінює уявлення про те, як чорні діри взаємодіють із навколишнім середовищем.

Космічна система, де все обертається навколо гравітації

Cygnus X-1 — подвійна система, де чорна діра масою близько 21 Сонця обертається навколо масивної зорі, майже у 40 разів важчої за Сонце. Повний оберт вони здійснюють за 5,6 дня.

Чорна діра вже десятки тисяч років “поглинає” речовину з зоряного вітру. Частина матеріалу зникає за горизонтом подій, але інша — викидається назад у вигляді релятивістських джетів, що рухаються майже зі швидкістю світла.

Неочікуваний фактор: зоряний вітер

Ключове відкриття полягає в тому, що потужний потік частинок від зорі настільки інтенсивний, що буквально відхиляє джети чорної діри.

Зоряний вітер у цій системі у мільйони разів сильніший за сонячний. Він змінює напрям струменів у реальному часі, синхронно з орбітою об’єктів.

Це створює ефект “космічного танцю”, де джети виглядають як такі, що коливаються та змінюють траєкторію.

Як вдалося виміряти енергію джетів

Дослідники використали наддовгі базові інтерферометричні спостереження — метод, подібний до того, що застосовували в проєкті Event Horizon Telescope.

Це дозволило зафіксувати зміну форми та напрямку джетів у високій роздільній здатності та змоделювати їхню динаміку.

У результаті вперше вдалося визначити миттєву потужність струменів.

Що показали результати

Потужність джетів Cygnus X-1 оцінили приблизно як еквівалент 10 000 Сонць.

Для порівняння: це енергія, яка вивільняється у масштабах, здатних впливати на міжзоряне середовище навколо системи та формувати гарячі “бульбашки” газу діаметром у світлові роки.

Чому це змінює уявлення про чорні діри

Раніше вчені могли оцінювати лише те, як швидко чорна діра “поглинає” матерію за рентгенівським випромінюванням. Але скільки енергії при цьому йде в джети — залишалося невідомим.

Тепер з’явився спосіб “збалансувати енергетичний бюджет” чорних дір: порівнювати поглинання і викид енергії.

Чому це важливо

Ці дані допоможуть точніше моделювати формування галактик. Джети чорних дір впливають на розподіл газу, зіркоутворення і навіть еволюцію цілих галактичних структур.

Фактично, йдеться про механізм, який регулює “екологію” космосу.

Цікавий факт

Зоряний вітер у системі Cygnus X-1 настільки потужний, що за добу втрачає масу, еквівалентну мільйонам Земель, і саме він здатен викривляти струмені матерії, які рухаються майже зі швидкістю світла.