Астрономи за допомогою Дуже великого телескопа (VLT) простежили, як чорна діра в системі Swift J1727.8−1613 спочатку жадібно поглинає речовину зорі-компаньйона, а потім викидає значну її частину назад у космос. Нові спостереження, описані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показують «травлення» цієї чорної діри з небаченою раніше деталізацією і свідчать, що такі об’єкти є набагато «неохайнішими їдцями», ніж вважалося.
Про результати повідомляє команда під керівництвом Ноеля Кастро Сегури (Noel Castro Segura) з Університету Ворика у Великій Британії, на яку посилається видання Space Astronomy.
Спалах, що видав «ненажеру»
Система Swift J1727.8−1613 розташована приблизно за 8 800 світлових років від Землі. У 2023 році вона раптово стала однією з найяскравіших рентгенівських точок на небі. Цей спалах і привів до відкриття системи: чорна діра почала активно відривати речовину від зорі-компаньйона, утворюючи навколо себе яскравий акреційний диск.
Речовина зорі зберігає обертання, тому не падає прямо в чорну діру, а закручується у диск. Потужне тяжіння породжує в ньому сильні припливні сили та тертя, через що газ розігрівається до високих температур і світиться в рентгенівському діапазоні.
Команда Кастро Сегури відстежувала, як змінювався цей диск упродовж усього періоду активного «живлення» чорної діри. На відміну від багатьох попередніх робіт, де фіксували лише окремі епізоди, тут вдалося зібрати майже безперервну «хроніку» події.
Космічна «печія» чорної діри
Спостереження показали, що коли чорна діра відривала речовину від зорі, частина цього матеріалу справді потрапляла всередину, але значна частка викидалася назовні. Це відбувалося у вигляді швидкісних джетів — вузьких струменів плазми, що вилітали майже зі швидкістю світла, а також потужних чорнодіркових вітрів із щільного газу.
Дослідники з’ясували, що наймасивніші викиди речовини відбувалися тоді, коли активність «живлення» чорної діри вже була нижчою, ніж очікувалося. Це суперечить простій картині «бездонної ями», яка лише поглинає все навколо.
За оцінками команди, загальна маса речовини, яку чорна діра викинула у вигляді вітрів і джетів, може зрештою зрівнятися з масою, що таки була нею поглинута. Тобто до половини зоряного «обіду» виявилося втраченим для чорної діри і повернулося в міжзоряний простір.
Кастро Сегура підкреслює, що це змінює уявлення про ефективність таких об’єктів як «космічних пожирачів»: значна частина речовини, яка потрапляє в акреційний диск, ніколи не досягає горизонту подій.
Зв’язок між диском і джетами
Зібрані дані дозволили створити своєрідний «фільм» еволюції системи Swift J1727.8−1613: від початкового спалаху до згасання активності. На цьому «фільмі» видно, як під час викиду джетів сам акреційний диск поступово змінюється — його структура та випромінювання реагують на процеси, що відбуваються поблизу чорної діри.
Це дає рідкісну можливість простежити зв’язок між матерією, яка падає до чорної діри, та речовиною, що викидається назовні майже зі швидкістю світла. Такі спостереження допомагають зрозуміти, як саме формуються джети і вітри, та яку роль вони відіграють у розвитку подвійних систем і галактик загалом.
Команда також виявила, що навіть після того, як найяскравіша фаза спалаху завершилася, чорна діра ще певний час продовжувала «дмухати» потужними вітрами з щільного газу. Це означає, що фінальна стадія подібних подій може бути не менш енергійною, ніж їхній початок.
Співавтор дослідження, докторант Університету Кейптауна Кайл Соломонс (Kyle Solomons), зазначає, що астрономи зазвичай зосереджуються на «феєрверках» на старті спалаху, але нові дані показують: завершення цього процесу може бути так само драматичним і важливим для розуміння поведінки чорних дір.
Спостереження повного циклу «трапези» Swift J1727.8−1613 — від першого спалаху до «вітряного» фіналу — дають найчіткішу на сьогодні картину того, як чорні діри взаємодіють із зорями-компаньйонами та як вони повертають частину отриманої речовини назад у космос.