Астрономы заметили загадочные изменения в струе высокомагнитной плазмы, выбрасываемой небольшой черной дырой, которая питается газом и пылью.
Эта особенность проявляется в виде периодических изменений струи, происходящих в течение долей секунды, которые были зафиксированы сферическим радиотелескопом с пятисотметровой апертурой (FAST) в Китае.
Астрономам известно, что странный мигающий объект, названный GRS 1915+105, состоит из обычной звезды, вращающейся вокруг звездной черной дыры — черной дыры, которая родилась после гибели массивной звезды. Когда звезда вращается вокруг черной дыры, часть ее вещества засасывается в космического монстра, который не может проглотить все вещество, а вместо этого разгоняет часть его в струю, которая, как кажется, вырывается из его полюсов.
Группа исследователей считает, что изменение энергии струи может быть связано с тем, что вращение черной дыры не совпадает с вращением ее аккреционного диска — диска орбитального вещества, которым она питается. Это может вызывать колебания струи, напоминающие космический волчок. Когда струя направлена в сторону, ее энергия падает. Через долю секунды она возвращается к норме, когда система вращается в обратную сторону.
«Своеобразный сигнал имеет приблизительный период 0,2 секунды, или частоту около 5 Герц», — заявил Вэй Ванг, профессор астрофизики Уханьского университета (Китай) и ведущий автор исследования. «Такой сигнал существует не всегда и проявляется только при особых физических условиях. Нашей команде посчастливилось поймать этот сигнал дважды — в январе 2021 года и в июне 2022 года соответственно».
GRS 1915+105 — это так называемый микроквазар, звездная версия квазара. Квазары — это чрезвычайно яркие галактические сердца, в которых находятся сверхмассивные черные дыры, в миллионы и даже миллиарды раз превосходящие по массе Солнце.
Эти космические титаны втягивают в себя окружающее вещество под действием своей огромной гравитации. Часть этой материи падает за горизонт событий черной дыры — точку невозврата, за которую не может выйти даже свет. Однако часть материи избегает этой участи и направляется к полюсам черной дыры, вырываясь в космос в виде сверхэнергетических струй. Это происходит и в микроквазарах, хотя и в гораздо меньших масштабах.
Изменения, наблюдаемые в GRS 1915+105, официально называемые квазипериодическими осцилляциями (КПО), никогда ранее не наблюдались в радиоволнах от такой черной дыры. QPO полезны для понимания физики черных дыр и окружающих их систем, поэтому наблюдение этого меняющегося микроквазара, расположенного на расстоянии около 28 000 световых лет от Земли в направлении созвездия Аквилы, может пролить свет на особенности питания черных дыр меньших размеров.
Это QPO, наблюдаемое в радиоволнах, может быть первым свидетельством изменений в джетах такого типа, но что именно вызывает эти колебания, остается загадкой.
«В системах с аккрецирующими черными дырами рентгеновское излучение обычно исследует аккреционный диск вокруг черной дыры, а радиоизлучение — джет, запускаемый из диска и черной дыры», — отметил в своем заявлении Бинг Чжан, астроном из Университета Невады и соавтор исследователя.
«Детальный механизм, вызывающий временную модуляцию в релятивистской струе, не определен, но одним из вероятных механизмов может быть то, что струя находится в состоянии прецессии, то есть направление струи регулярно направлено в разные стороны и возвращается к исходному направлению раз в 0,2 секунды».
Этот эффект может быть вызван рассогласованием между осью вращения черной дыры и окружающим ее диском горячего и яркого газа и пыли. Это может происходить из-за того, что при вращении черной дыры звездной массы она увлекает за собой саму ткань пространства-времени.
«Однако существуют и другие возможности, и дальнейшие наблюдения этого и других галактических микроквазаров позволят найти новые подсказки для понимания этих загадочных QPO-сигналов», — говорит Чжан.
Результаты исследования группы ученых опубликованы в выпуске журнала Nature.
Нет комментариев