Удивительная черная дыра приоткрывает тайну вращения пространства-времени

Статті

30.04.2019 23:22 (Оновлено 30.04.2019 в 23:44)

Елена Алексеева, джерело: «Facenews»

Статті

Черные дыры в двойных системах – настоящий ключ к пониманию природы джетов, струй вещества, которое отбрасывается черной дырой. Но система V404 Лебедя сумела удивить ученых.

Система V404 Лебедя относится к редким переменным рентгеновским двойным. В таких системах высокая светимостью в рентгеновском диапазоне объясняется разогревом аккреционного диска, который формируется из вещества обычной звезды, перетекающего на черную дыру. Часть падающего вещества в виде узких струй отбрасывается от полюсов вращения черной дыры со скоростью, сравнимой со скоростью света. Обычно направление джетов со временем почти не меняется.

В 2015 году эта черная дыра в V404 Лебедя резко увеличила свою светимость, что удалось запечатлеть космической рентгеновской обсерватории «Свифт». Расходящиеся круги рентгеновского светового эха появились в результате увеличения потока вещества, падающего на черную дыру. Угловой размер светового эха на небе был всего в три раза меньше диска Луны.

Джеты в этой системе тоже необычны: их направление меняется за минуты. Быстрая переменность изучена в работе, выполненной под руководством Джеймса Миллера-Джонса (James Miller-Jones) из Международного центра радиоастрономических исследований описывается случай исключительно быстрой переменности направления джета в системе V404 Лебедя, расположенной на расстоянии 2.4 килопарсека от нас.

Радиоинтерферометрические наблюдения, проведенные по методике, благодаря которой удалось получить первое в истории изображение тени черной дыры, позволили построить модель переменности джетов. В первом цикле наблюдений, при экспозициях продолжительностью 4 часа, удалось получить только размытую картинку. Второй цикл наблюдений, в котором продолжительность отдельных экспозиций удалось уменьшить до 70 секунд, позволил исследовать динамику джетов в деталях и смоделировать соответствующую анимацию.

Быстрая переменность направления джетов в системе V404 Лебедя связана с действием релятивистского эффекта увлечения систем отсчета и значимым углом между осями вращения самой черной дыры и диска падающего вещества. Сверхмощное гравитационное поле вращающемся черной дыры способно увлекать само пространство-время своим вращением, из-за чего все объекты вокруг также вынуждены двигаться по кругу в ту же сторону. Если ось вращения черной дыры наклонена к оси вращения тонкого и плоского аккреционного диска, в его центре формируется наклоненный толстый тор, он же "бублик" или "пончик". Этот "пончик" достаточно мал: всего несколько тысяч километров внутри 10 миллионов километров всего диска. Джеты формируются в непосредственной близи от черной дыры, и наклоненный «пончик» перенаправляет из в разные стороны, как струю воды из качающегося шланга.

Весь процесс показа в анимации:

V404 Cygni Black Hole Animation from ICRAR on Vimeo.

В некоторых галактиках наблюдается сходная динамика джетов, но с другими временными параметрами, характерными обычными для галактических масштабов. V404 Лебедя дает объяснение этому явлению. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.