Под руководством Университета Кертина проведено новое научное исследование, использующее наземный радиотелескоп для визуализации мощных потоков материи, испускаемых чёрными дырами, что подтвердило ранее выдвинутые учёными гипотезы относительно влияния этих объектов на формирование структуры Вселенной.
Согласно публикации в престижном издании Nature Astronomy, исследователям удалось установить, что энергия джетов (струй) галактического источника рентгеновского излучения Лебедь X-1 (Cyg X-1), включающего первую официально признанную чёрную дыру и массивную звезду-сверхгигант, сопоставима с суммарной мощностью десяти тысяч Солнц.
Справка:
Лебедь X-1 (Cyg X-1) — галактический источник рентгеновского излучения в созвездии Лебедя.
Лебедь X-1 входит в состав массивной двойной системы, расположенной на расстоянии примерно 6070 световых лет от Солнца. Один из компонентов системы — чёрная дыра массой порядка 14,8 солнечных, также в систему входит голубой сверхгигант с переменным блеском (HDE 226868) — его масса составляет около 19 масс Солнца.
Поток рентгеновского излучения периодически меняется каждые 5,6 дня, особенно во время высокой конъюнкции, когда орбитальные объекты расположены наиболее близко к Земле, а компактный источник находится на более удалённом расстоянии.
Лебедь X-1 был первым рентгеновским источником-кандидатом в чёрные дыры. Аргументы в пользу чёрной дыры — компактность источника и его большая масса, которая превышает допустимые значения для нейтронной звезды или белого карлика.
Дошло до того, что в 1974 году Лебедь X-1 стал предметом шутливого пари между Стивеном Хокингом и Кипом Торном: Хокинг ставил на то, что Лебедь X-1 не является чёрной дырой, но в 1990 году признал поражение. Однако в 2011 году уже Кип Торн признал наличие чёрной дыры после того, как были опубликованы три статьи, завершившие описание Лебедя X-1.
Для фиксации наблюдаемых результатов учёные применили систему интерферометрии многих удалённых друг от друга телескопов, фиксируя взаимодействие излучаемого материала со звёздными ветрами, возникающими вследствие орбитального перемещения объекта аналогично тому, как ветер на поверхности Земли способен вызывать колебания воды в фонтанах.
На основе анализа силы воздействия ветра и степени искривления траектории выброса был выполнен первый прямой расчёт текущего уровня мощности выбросов.
Помимо этого, была также определена скорость движущихся частиц, составляющая порядка половины световой скорости (около 150 тыс. километров в секунду). Это стало значимым достижением после многолетних попыток учёных прийти к однозначному выводу.
Исследовательская работа выполнена специалистами Института радиоастрономии Кертина (CIRA) совместно с Центром международной радиоастрономической исследовательской деятельности (ICRAR) при участии коллег из Оксфордского университета.
Основной автор работы, доктор Стивен Прабу, ныне сотрудник Оксфорда, подчеркнул значимость полученных данных, позволивших уточнить долю энергоресурса, переносимого струями, влияющего на окружающее пространство и формирующегося при аккреционном процессе.
"Ключевое открытие состоит в том, что приблизительно десятая часть всей энергии, освобождающейся при поглощении вещества чёрной дырой, направляется наружу посредством энергетических струй", — отметил доктор Прабу.
Ранее подобные расчёты проводились лишь косвенно, путём усреднения показателей, охватывающих периоды длительностью несколько тысячелетий или даже больше, что затрудняло прямое сопоставление результатов с интенсивностью рентгеновского излучения, образующегося в ходе падения материи.
Сотрудник проекта, профессор Джеймс Миллер-Джонс, добавил, что полученные данные позволят экстраполировать выводы на другие объекты Вселенной вне зависимости от массы чёрных дыр и будут полезны для калибровки аналогичных явлений в рамках будущих проектов вроде Square Kilometre Array Observatory (Square Kilometre Array (SKA) — международный проект по созданию крупнейшего в мире радиоинтерферометра).
Авторами исследования стали представители ряда организаций, включая Университет Барселоны, Университет Висконсин-Мэдисон, Университет Летбриджа и Институт космических наук.