Спустя шесть десятилетий после открытия первой подтвержденной черной дыры, Лебедь X-1, астрономы наконец смогли детально изучить её «танцующие» энергетические потоки.
Даже спустя 60 лет после обнаружения Лебедь X-1 (Cygnus X-1) продолжает преподносить сюрпризы. Ученым впервые удалось количественно оценить мощность «танцующих джетов» этого объекта, что открывает новые перспективы в понимании физики экстремальных состояний материи вблизи черных дыр.
Лебедь X-1 — это черная дыра звездной массы, превышающая Солнце примерно в 21 раз и расположенная в 7 000 световых лет от нас. Она находится в тесной двойной системе с голубым сверхгигантом HDE 226868, совершая полный виток вокруг общего центра масс всего за 5,6 суток. Черная дыра активно поглощает вещество со своей звезды-компаньона, формируя вокруг себя раскаленный аккреционный диск, который служит мощным источником рентгеновского излучения.
Первые признаки активности этого объекта были зафиксированы в 1964 году, когда само существование черных дыр еще оставалось предметом теоретических споров. После подтверждения статуса объекта в 1971 году Лебедь X-1 стала одним из наиболее изученных астрофизических объектов, долгое время удерживая титул самой массивной и стремительно вращающейся черной дыры. Хотя сама черная дыра невидима, её звезду-компаньона можно наблюдать в любительские телескопы, что делает эту систему уникальной лабораторией для астрономов.
Как и другие подобные объекты, Лебедь X-1 выбрасывает два плазменных джета — струи материи, ускоренные мощнейшими магнитными полями. Однако до недавнего времени их точные параметры оставались неуловимыми из-за сложности измерений.
В недавней публикации в журнале Nature Astronomy исследователи представили методику, позволившую «вычислить» эти джеты, основываясь на анализе их волнообразных движений вблизи звезды HDE 226868. Ученые установили, что джеты обладают колоссальной энергией (сравнимой с излучением 10 000 Солнц) и выбрасываются со скоростью, достигающей половины световой.
Механика «танцующих» потоков
Любая массивная звезда испускает мощные потоки заряженных частиц — звездный ветер. В данной системе эти потоки воздействуют на джеты черной дыры, заставляя их отклоняться в сторону. Поскольку компоненты системы постоянно вращаются, для земного наблюдателя джеты описывают «танцующие» траектории.
Ведущий автор работы Стив Прабу из Оксфордского университета отметил, что объединение данных с глобальной сети радиотелескопов позволило восстановить структуру потоков, которая ранее была недоступна для наблюдения.
Новые данные для фундаментальной науки
Полученные результаты имеют важное значение для космологии. «Мы подтвердили, что около 10% энергии, высвобождаемой при аккреции материи, уходит в джеты. Это теоретическое предположение, которое десятилетиями использовалось в компьютерном моделировании, наконец получило твердое наблюдательное обоснование», — подчеркнул Прабу.
Поскольку современные теории предполагают универсальность физических законов в окрестностях черных дыр независимо от их масштаба, результаты исследования Лебедя X-1 помогут уточнить модели для всех подобных объектов во Вселенной — от звездных масс до сверхмассивных гигантов.
Соавтор исследования Джеймс Миллер-Джонс из Университета Кертина добавил, что джеты играют ключевую роль в эволюции галактик, воздействуя на межзвездную среду и регулируя процессы звездообразования, поэтому их детальное изучение остается приоритетной задачей современной астрофизики.
