Видео показало, что "плевок" черной дыры двигался к Земле быстрее скорости света

Орбитальная рентгеновская обсерватория Chandra впервые проследила за тем, как черная дыра звездной массы выбрасывает пучки материи, разогнанной до 60% скорости света. Другие данные показали, что часть вещества движется в 1,6 раз быстрее скорости света, но на самом деле законы физики здесь не нарушались. Эти наблюдения показали, что у подобных выбросов неожиданно большая энергия, пишет пресс-служба Chandra со ссылкой на статью в The Astrophysical Journal Letters.

"Наши наблюдения показывают, что общая внутренняя энергия таких выбросов как минимум в 10 тысяч раз больше, чем на то указывают наблюдения в радиоволновом диапазоне. Если эта энергия не превращается в другие типы электромагнитных волн в момент появления выброса, то большая ее часть выделяется потом, в результате взаимодействия "плевка" черной дыры с материей межзвездной среды", – пишут ученые.

Ученые выделяют две категории черных дыр, которые отличаются друг от друга по массе. Сверхмассивные черные дыры находятся в центрах галактик, они тяжелее Солнца в миллионы или даже миллиарды раз. Ко второму типу относятся так называемые черные дыры звездной массы, они возникают в результате гравитационного коллапса крупных светил.

Заметить эти объекты очень сложно даже на небольшом расстоянии от Земли, так как они почти ничего не излучают и, в отличие от сверхмассивных черных дыр, не притягивают к себе далекие звезды. Поэтому астрономы обычно узнают о существовании черных дыр звездной массы только в том случае, если рядом с ними находится как минимум одна звезда, материю которой они постоянно "воруют". В результате появляются вспышки света, по которым ученые и вычисляют такие объекты.

Наблюдая за пробуждением черной дыры MAXI J1820+070 с помощью Chandra и ряда наземных радиотелескопов, европейские и американские астрофизики под руководством профессора Университета имени Дени Дидро в Париже Стефана Корбеля получили первые данные о том, к чему это приводит.

Обгоняя скорость света

Эта черная дыра расположена в созвездии Змееносца, примерно в 10 тыс. световых лет от Земли, она в десять раз тяжелее у Солнца. Вокруг MAXI J1820+070 вращается звезда массой с наше светило, материя которой плавно перетекает на черную дыру. О ее существовании ученые узнали в ноябре 2018 года, когда несколько оптических телескопов зафиксировали вспышку в этой части неба.

Последующие наблюдения в радиоволновом диапазоне указали на то, что эта черная дыра только начала вырабатывать джеты – узкие пучки плазмы, разогнанные до околосветовых скоростей и разогретые до температуры в миллионы кельвинов. Это натолкнуло ученых на мысль проследить за этим процессом с помощью рентгеновского телескопа Chandra.

Потратив на подобные наблюдения около полугода, астрофизики смогли проследить за рождением джетов и снять их движение через межзвездное пространство. Эти записи показали, что выбросы MAXI J1820+070 двигались в сторону Земли примерно в 1,6 раза быстрее скорости света, а противоположная сторона джета была разогнана до 60% скорости света.

' Credit – Chandra X-ray Observatory/Youtube'

"Сверхсветовое" движение "земной" части выбросов, как объясняют ученые, было связано с тем, что материя, которую выбрасывает черная дыра, движется так же быстро, как и порождаемое ей свечение. В результате новые порции рентгеновских волн постоянно "обгоняют" старые, из-за чего нам кажется, что джет движется быстрее, чем это позволяют теория относительности и другие законы физики.

Вдобавок наблюдения за движением джета показали, что большая часть энергии, запасенная внутри него, выделяется не в первые мгновения рождения "плевка" черной дыры, а уже после того, как он выйдет в межзвездную среду в результате взаимодействий с ее материей. Это, как предполагают астрономы, может объяснять, почему джеты быстро замедляются по мере удаления и от небольших, и от сверхмассивных черных дыр.