Черные дыры: как они «переваривают» звезды и выбрасывают материю в космос

Астрономы использовали Очень Большой Телескоп (VLT) для наблюдения за бурным выбросом материи из удаленной черной дыры. Это наблюдение вновь подтверждает, что даже самые «прожорливые» черные дыры являются крайне неаккуратными поглотителями, а также раскрывает «пищеварительные процессы» этих космических титанов с беспрецедентной детализацией. Исследование сосредоточено на системе черной дыры Swift J1727.8−1613, расположенной примерно в 8800 световых лет от Земли. В 2023 году система пережила бурный период космической несварения, который привел к ярким вспышкам, сделавшим Swift J1727.8−1613 одним из самых ярких источников рентгеновского излучения на небе над Землей. Команда астрономов обнаружила, что, когда эта черная дыра жадно поглощала материю звезды-соседа, часть этой материи была поглощена, но другая была выброшена обратно в космос в виде высокоскоростных струй и мощных ветров черной дыры.

Процесс поглощения материи

Наиболее массивные выбросы материи происходили в моменты, когда активность черной дыры была значительно ниже, чем предполагалось ранее. Это приводит к выводу, что черные дыры не являются «бездонными ямами», как считали ученые, а представляют собой гораздо более сложные космические системы пищеварения. "Люди часто представляют черные дыры как просто поглощающие все вокруг них," — отметил руководитель команды Ноэль Кастро Сегура из Университета Уорика в Великобритании. "То, что мы наблюдаем, — это гораздо более сложный процесс. Материя падает, система обрабатывает ее, и удивительное количество выбрасывается обратно."

Аккреционный диск и его особенности

Система Swift J1727.8−1613 состоит из черной дыры, окруженной вращающимся диском материи, оторванной от звезды-соседа. Эта материя сохраняет угловой момент, поэтому не может непосредственно падать в черную дыру, а формирует аккреционный диск. Огромное гравитационное влияние черной дыры создает интенсивные приливные силы и трение в аккреционном диске, что приводит к его перегреву и яркому свечению. Наблюдения за этим светящимся диском, проведенные Сегурой и его коллегами, отличаются от предыдущих исследований вспышек черных дыр тем, что их детальное исследование позволило наблюдать за изменениями в системе Swift J1727.8−1613 в процессе поглощения звезды. Получившаяся "кинолента" этого процесса показала, что, когда космический гигант выбрасывал струи материи, аккреционный диск, медленно подающий ему материал, также претерпевал изменения.

Влияние на понимание черных дыр

Команда также обнаружила, что даже после того, как процесс поглощения черной дырой замедлился, она продолжала генерировать ветры черной дыры из плотного газа. Ученые предполагают, что количество материи, выбрасываемой черной дырой, может в конечном итоге составить ту же массу, что и поглощенная материей, что означает, что половина ее "космического обеда" была потеряна в космосе. "Если черные дыры могут продолжать выбрасывать материю даже после своих крупнейших вспышек, это означает, что они могут быть гораздо менее эффективными поглотителями, чем мы предполагали ранее," — добавил Сегура. "Значительная часть пищи может никогда не достигать черной дыры, что изменяет наше понимание эволюции двойных звезд в галактиках."

Заключение

Факт, что команда смогла наблюдать весь цикл поглощения этой черной дыры от ее первоначального всплеска до драматического и довольно ветреного конца, рисует более четкую и динамичную картину этого процесса, чем когда-либо прежде. "Мы обычно сосредотачиваемся на драматических фейерверках, когда начинается вспышка черной дыры, но наши наблюдения показывают, что финал может быть не менее интенсивным," — отметил Кайл Соломонс, аспирант Университета Кейптауна. Исследование команды было опубликовано 29 июля в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).