Международная группа астрономов под руководством Института космических исследований Нидерландов (SRON) наблюдала внезапный выброс вещества вблизи сверхмассивной черной дыры (СМЧД) в центре галактики NGC 3783 в южном созвездии Центавра со скоростью, достигающей 20% от скорости света (60 000 км/с). В ходе 10-дневных наблюдений, в основном с помощью космического телескопа XRISM, исследователи стали свидетелями формирования и ускорения гигантской струи.
Такие корональные выбросы массы происходят на звездах под воздействием сильного излучения, но в данном случае наиболее вероятной причиной является внезапное изменение магнитного поля. В менее катастрофических масштабах мы наблюдаем это во время вспышек на Солнце, вызывающих магнитные бури. На красных карликах такие события протекают значительно интенсивнее, чем на Солнце, но не идут в сравнение с апокалипсисом в NGC 3783.
Известно, что сверхмассивные черные дыры не на 100% черные — они слабо излучают в рентгеновском диапазоне. Но сейчас астрономы впервые ясно увидели высокоскоростной выброс, ускорившийся во время рентгеновского всплеска. Это было обнаружено в ходе самого продолжительного непрерывного наблюдения, которое когда-либо проводил телескоп XRISM. За этот 10-дневный период ученые зафиксировали изменения в яркости рентгеновского излучения, особенно в мягком рентгеновском диапазоне.
Подобные события, в том числе вспышка, длившаяся три дня, не являются чем-то совсем необычным для сверхмассивных черных дыр. Уникальность этого события заключается в одновременном выбросе газа из аккреционного диска черной дыры. Этот газ был выброшен с невероятно высокой скоростью, сравнимой со скоростью релятивистских джетов.
Взгляд в сердце СМЧД
Газ, по-видимому, исходил из области, расположенной на расстоянии, примерно в 50 раз превышающем размер черной дыры. В этой турбулентной зоне гравитационные и магнитные силы взаимодействуют экстремальным образом. Авторы считают, что выброс был вызван процессом, называемым магнитным пересоединением (или перезамыканием магнитных линий, англ. magnetic reconnection) — внезапной перестройкой магнитных полей, в результате которой высвобождается огромное количество энергии.
«Это уникальная возможность изучить механизм запуска сверхбыстрых выбросов», — говорит Ли Гу, ведущий автор исследования, опубликованного в Astronomy & Astrophysics. «Полученные данные свидетельствуют о том, что ускорение выброса происходит под действием магнитных сил, подобно корональным выбросам массы на Солнце».
Корональный выброс массы отправляет в космос большие сгустки горячей солнечной плазмы. То же самое может делать сверхмассивная черная дыра, только эти выбросы в десять миллиардов раз мощнее всего, что мы когда-либо видели на Солнце. Гу и его коллеги уверены, что наблюдаемое событие с черной дырой, как и его аналог на Солнце, вызвано внезапными высвобождением магнитной энергии. Это противоречит общепринятым теориям, согласно которым черные дыры выбрасывают материю только за счет интенсивного излучения или экстремально высокой температуры.
Почему это важно
Полученные результаты позволяют по-новому взглянуть на то, как черные дыры не только притягивают материю, но и при определенных условиях выбрасывают ее обратно в межзвездную среду. Эта обратная связь может играть ключевую роль в том, как галактики растут и меняются с течением времени, влияя на звезды и газ в окрестностях черной дыры и помогая формировать Вселенную, которую мы видим сегодня.
Открытие подчеркивает важность международного сотрудничества между космическими агентствами и исследовательскими институтами. За одной и той же целью в режиме реального времени одновременно вели наблюдение сразу семь космических аппаратов: XRISM, XMM-Newton, NuSTAR, Hubble, Chandra, Swift и NICER.
.
