Когда в черную дыру попадает очередная неудачливая звезда, то не всегда вся ее материя и энергия засасываются внутрь. Иногда из центра черной дыры вырываются гигантские струи плазмы (джеты, или релятивистские струи), и ученые впервые получили изображение формирования и расширения этой структуры. О своих наблюдениях астрономы поделились в журнале Science.
В центре события – столкновение двух галактик. Галактическое месиво получило название Arp 299 и происходит почти в 150 миллионах световых лет от нас. В центре каждой из галактик находится сверхмассивная черная дыра.
Используя радио- и инфракрасные телескопы, астрономы вели наблюдение за звездой по массе примерно в два раза больше нашего светила. На ее беду, она оказалась слишком близко к одной из сверхмассивных черных дыр, чья масса по расчетам исследователей примерно в 20 миллионов раз превосходит массу нашего Солнца.
У бедной звезды не было и шанса – черная дыра разорвала ее в клочья, но, как оказалось, на этом история светила не закончилось. Произошло довольно редкое событие – выброс джета. Для ученых это оказалось первой возможностью понаблюдать за явлением «в режиме реального времени».
«Мы никогда раньше не наблюдали явление формирования и развития джета напрямую», — прокомментировал астроном Мигель Перес-Торрес из Института астрофизики в Андалусии (Гранада, Испания).
Большую часть времени черные дыры находятся в состоянии покоя, просто находясь в космосе и ничего не делая. Для того чтобы они стали активными, что-то должно попасть в их гравитационное поле. Как только это происходит, как правило, начинают твориться удивительные явления. Например, попадающая в черную дыру звезда начинает терять свою материю и энергию, создавая вокруг черной дыры очень яркое кольцо из раскаленного газа и пыли – аккреционный диск.
Однако не вся материя звезды всегда засасывается за границы горизонта ее событий. Иногда взаимодействие магнитных полей с аккреционным диском вокруг черной дыры создает выброс излучения и частиц, которые почти со скоростью света выстреливаются в космическое пространство.
Наблюдение за одним из таких явлений, получившим название Arp 299-B AT1, началось еще в 2005 году. 30 января астрономы с помощью Большого Канарского телескопа заметили выброс инфракрасного излучения из самого сердца галактического коллапса Arp 299. В том же году, но уже в июле аналогичный выброс был отмечен уже с помощью Антенной решетки со сверхдлинными базами (VLBA) — радиоинтерферометра, принадлежащего Национальной Радиоастрономической Обсерватории (NRAO) США.
Увидеть событие напрямую в оптическом диапазоне для ученых не представлялось возможным – слишком большое расстояние, а также множественные помехи (пыль, газ), блокирующие видимый свет.
«Со временем объект становился ярче в инфракрасном и радиочастотном диапазонах, но не в рентгеновском или видимом», — говорит астроном Сеппо Маттила из Университета Турку (Финляндия).
«Наиболее вероятное объяснение всему заключается в том, что на пути волн ближе к галактическому центру находятся очень плотные скопления межзвездного газа и пыли, которые поглощали рентгеновский и видимый свет и переводили его в волны инфракрасного излучения».
В течение последующих десяти лет астрономы наблюдали за объектом с помощью инфракрасных и радиоволновых телескопов. И в конечном итоге отметили, что выброс материи начал двигаться с большой скоростью в одном направлении, что следовало бы ожидать от поведения релятивисткой струи.
Ученые давно подозревают о том, что события разрушения небесных тел под действием приливообразующих сил происходят в космосе чаще, чем принято считать. В центрах большинства известных нам галактик находятся сверхмассивные черные дыры. Многие могут скрываться за плотными слоями пыли и газа, как Arp 299 или та же Стрелец A*, расположенная в центре нашего Млечного Пути, что существенно затрудняет наблюдение за ними.
Исследователи считают, что наблюдение за джетом Arp 299-B AT1 открывает для ученых возможность лучше понять процесс формирования этих структур, поскольку релятивистские струи остаются недостаточно изученным явлением до сих пор. Кроме того, подобные исследования могут дать нам некоторые намеки на то, как часто происходят эти явления.
«Поскольку очень часто наблюдениям в видимом диапазоне мешают плотные слои пыли, находящиеся вокруг черных дыр, явление Arp 299-B AT1 может оказаться лишь верхушкой айсберга, указывающей на многочисленность подобных событий», — говорит Маттила.