11 ноября 2014 года глобальная сеть телескопов получила сигналы с дистанции в 300 млн. световых лет. Событием оказался взрыв электромагнитной энергии, возникший, когда черная дыра разрывает приближающуюся звезду. Изучение позволило больше узнать о том, как черные дыры поглощают материю и регулируют галактический рост.
Недавно исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Джона Хопкинса выявили радиосигналы от события, тесно связанного с рентгеновскими выбросами, полученными от той же вспышки 13 дней назад. Они полагают, что эти радиоизлучения (на 90% похожи на рентгеновские лучи) не выступают случайным совпадением. Скорее всего перед нами гигантская струя высокоэнергетических частиц, вытекающих из черной дыры, поглощающей звездный материал.
Модели показывают, что скорость питания черной дыры контролирует силу создаваемой струи. Если дыра сытая, то струя будет мощной и наоборот. Это важный момент, так как мы впервые зафиксировали реактивную струю, контролируемую питанием сверхмассивной черной дыры.
Ученые давно подозревали, что струи черных дыр подпитываются от скорости аккреции, но никто не мог наблюдать эту связь в едином событии. Это возможно лишь в том случае, если черная дыра будет спокойной и рядом с ней возникнет звезда, которая отдаст огромное количество топлива, запуская активацию.
Возникшая дискуссия
Основываясь на теоретических моделях эволюции черных дыр и наблюдениях отдаленных галактик, исследователи понимают, что происходит в период события приливного разрушения: когда звезда приближается к черной дыре, то гравитационная тяга последней создает приливные силы.
Но гравитация черной дыры настолько мощная, что способна разрушить звезду, растягивая и сплющивая ее. В итоге, звезда превращается в дождь из обломков, которые падают на аккреционный диск.
Весь этот процесс создает колоссальные энергетические всплески по ЭМ-спектру, которые можно наблюдать в оптических, УФ и рентгеновских полюсах. Источник рентгеновских лучей считается ультрахолодным материалом в наиболее внутренних областях аккреционного диска. Оптические и УФ-лучи появляются из материала, оставшегося на диске, который втянется в черную дыру.
Исследователи знали, что радиоволны формируются от крайне энергичных электронов. Но споры продолжались о том, откуда берутся эти виды электронов. Некоторые считают, что в момент после звездного взрыва ударная волна распространяется наружу и активирует частицы плазмы в окружающей среде. При этом сценарии картина излучаемых радиоволн будет кардинально отличаться от рентгеновских лучей. Выходит, что находка бросает вызов парадигме.
Движущийся узор
Ученые просмотрели сведения о вспышке 2014 года, зафиксированной сетью телескопов ASASSN. Событие именовали ASASSN-14li и следили за радиоданными 180 дней. Им удалось найти явное сходство с шаблонами, которые ранее наблюдались в рентгеновских сведениях того же события. Причем сходство достигло 90%. Те же флуктуации в рентгеновском спектре появились через 13 дней в радиодиапазоне.
Считают, что единственный метод связывания – физический процесс. Анализ также показал, что размер излучающей рентгеновские лучи области в 25 раз превосходит солнечный, а радиоизлучающая область больше солнечного радиуса в 400000 раз. Такое несовпадение указывает на присутствие каузальной связи между небольшой областью с рентгеновскими лучами и крупной с радиоволнами.
Команда полагает, что радиоволны создавались струей высокоэнергетических частиц, начавших вытекать из черной дыры вскоре после того, как активировалось поглощение звездного материала. Из-за плотности области струи большинство радиоволн немедленно поглотились другими электронами.
Только когда электроны продвинулись вниз по течению от струи, исследователи смогли зафиксировать этот сигнал. В итоге, получается, что сила струи должна контролироваться скоростью аккреции (скорость, с которой черная дыра поглощает звездные обломки).
Результаты помогут лучше разобраться в физике поведения струй, что повлияет на понимание галактической эволюции.