Принято считать, что все, попадающее в черную дыру, исчезает навсегда. Однако прежде чем пересечь горизонт событий — точку невозврата — материя образует вокруг черной дыры раскаленный вращающийся аккреционный диск. И, как выяснилось, значительная часть этого вещества выбрасывается обратно в космос двумя способами: в виде релятивистских джетов — узких пучков плазмы, вылетающих от полюсов почти со скоростью света, или в виде рентгеновских ветров — более широких и медленных потоков ионизированного газа.
Почему существуют эти два типа выбросов и как они связаны между собой — давняя загадка астрофизики. Теперь Астрономы из Уорикского университета (Великобритания) впервые получили четкие наблюдательные доказательства того, что эти потоки взаимно исключают друг друга: когда активен один, другой исчезает.
«Мы наблюдаем нечто вроде энергетического перетягивания каната внутри аккреционного потока черной дыры, — объясняет доктор Цзячэнь Цзян, ведущий автор исследования. — Когда черная дыра выпускает высокоскоростной плазменный джет, рентгеновский ветер затухает, а когда ветер усиливается — джет исчезает. Вероятно, таким образом черные дыры регулируют выход энергии и взаимодействуют с окружением».
Ученые сосредоточились на системе 4U 1630−472 — черной дыре массой около десяти солнечных, которая периодически вспыхивает, поглощая материю от звезды-компаньона. На протяжении трех лет ученые наблюдали за ней с помощью рентгеновского телескопа NICER на борту МКС и южноафриканского радиотелескопа MeerKAT. Данные показали: черная дыра никогда не производила сильные ветра и мощные джеты одновременно, хотя поток поступающей к ней материи оставался стабильным.
«Наши наблюдения ясно показывают, что двойные системы с черными дырами переключаются между мощными джетами и ветрами, никогда не производя оба таких потока одновременно», — добавляет доктор Цзобинь Чжан из Оксфордского университета.
Примечательно, что оба типа выбросов уносят сопоставимые количества массы и энергии — меняется лишь форма потока, но не общий объем. Это открытие ставит под сомнение прежние представления о механизмах выбросов и указывает на то, что переключение между ветрами и джетами может зависеть от конфигурации магнитного поля в диске.
Баланс между этими потоками играет ключевую роль в росте черных дыр, формировании звезд и эволюции целых галактик, а ученые начинают лучше понимать то, как эти загадочные объекты формируют Вселенную.
Ранее ученые получили самые четкие рентгеновские снимки черной дыры.
