Черные дыры периодически разрывают звезды на части, но параметры конкретно этого события из ранней Вселенной поставили ученых в тупик.
Огненным кольцом показан аккреционный диск из вещества разрушенной звезды. Светло-малиновый цвет показывает струю плазмы, отбрасываемой черной дырой от одного из ее полюсов / ©Carl Knox – OzGrav, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology
Две группы исследователей опубликовали в Nature и Nature Astronomy две работы, посвященные одному событию, которое они начали изучать независимо друг от друга. Речь идет о наблюдениях объекта AT2022cmc, давшего выделение большого количества энергии в короткие сроки. Дополнительные наблюдения показали, что речь идет о струе из окрестностей черной дыры, но обладающей необычными скоростными и магнитными характеристиками.
Звезды часто проходят достаточно близко от черных дыр, чтобы те разрушали их своим гравитационным полем (разрушение приливными силами). Разрушение сопровождается попаданием вещества звезды в так называемый аккреционный диск вокруг черной дыры — кольцо из сильно разогретой соударениями друг о друга материи объектов, поглощаемых черной дырой.
Если материи в единицу времени падает действительно много, разогрев аккреционного диска может стать огромным, вещество в них становится плазмой, и часть из него выбрасывается в стороны от черной дыры в виде так называемых струй — джетов. В некоторых наиболее мощных событиях такого рода скорость движения вещества в струе может приблизиться к световой, достичь сотен тысяч километров в секунду. Тогда такую струю называют «релятивистской».
В норме струй две: одна идет «вниз» от черной дыры, а другая — вверх. Причина их возникновения — унос части плазмы аккреционного диска вдоль линий магнитного поля, существующего вокруг черной дыры. Наблюдать струи в большинстве случаев можно, только если ваша планета (система) оказалась случайно «задета» таким объектом. На сегодня наблюдений релятивистских струй не столь много, а полного понимания того, как они возникают, нет.
В случае объекта AT2022cmc наблюдения телескопов, работающих в самых разных диапазонах, показали, что Солнечная система находится как раз на пути одной из струй, идущего от этого объекта. Сам он крайне далек от нас: фотоны от него шли до нашей планеты примерно восемь миллиардов лет. Само событие произошло через 4,7 миллиарда лет после Большого взрыва.
Учитывая, что все это время Вселенная расширялась, реальное расстояние до самой черной дыры и разрываемой ею звезды астрономы сейчас оценивают как минимум в 12,4 миллиарда световых лет. По расчетам, событие было вызвано разрывом черной дырой звезды с массой близкой к солнечной.
Следует отметить, что околосветовые скорости у плазменных струй из окрестностей черных дыр фиксируют очень редко. Но в этом случае наблюдения показали черты, ранее вообще не встречавшиеся: несмотря на крайне высокие скорости истечения плазменный струй, признаков действительно сильного магнитного поля в районе события нет.
Это противоречит устоявшимся теоретическим взглядам на формирование релятивистских струй. До сих пор считалось, что для струй большой энергии нужно сильное магнитное поле черной дыры, поскольку именно оно направляет часть плазмы из аккреционного диска вверх и вниз от дыры. В описываемом случае струи высоких энергий есть, а магнитное поле кажется недостаточно сильным, чтобы объяснить их образование.
Исследователи признают это расхождение. По всей видимости, теперь теоретикам нужно разработать какие-то иные модели формирования таких выбросов.
