Свежее исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, позволило ученым впервые с высокой точностью измерить, какая часть материи, поглощаемой черной дырой, возвращается обратно в космос в составе релятивистского джета. Эти данные имеют ключевое значение для понимания механизмов роста сверхмассивных черных дыр и их влияния на эволюцию галактик.
Согласно устоявшимся космологическим моделям, около 10% массы вещества, поглощаемого черной дырой, выбрасывается обратно в виде узконаправленных струй энергии и материи, бьющих с её полюсов. Долгое время эта цифра оставалась теоретической гипотезой, однако новые наблюдения предоставили прямое доказательство.
Объектом изучения стала знаменитая двойная система Cygnus X-1 (Лебедь X-1), расположенная в нашей галактике на расстоянии около 7000 световых лет. Система состоит из черной дыры звездной массы (примерно 15 масс Солнца) и голубого сверхгиганта, который выступает донором, «подпитывая» аккреционный диск черной дыры своей материей.
Благодаря использованию данных радиотелескопа Square Kilometre Array (SKA), астрономы смогли вычислить параметры джета: скорость движения частиц в струе составила около половины скорости света, а общая мощность джета оказалась эквивалентна 10 000 светимостей Солнца. Исследователи заметили, что струя ведет себя необычно — она словно дрожит или «танцует», подобно пламени свечи на ветру. Причиной такого поведения стало мощное давление звездного ветра, исходящего от голубого сверхгиганта. Ученые установили, что характер этих колебаний джета напрямую зависит от движения звезды по орбите вокруг черной дыры.
Именно этот «танец» джета, поддающийся точному описанию методами гидродинамики, позволил исследователям подтвердить гипотезу о 10-процентном КПД выброса энергии. Полученные результаты универсальны: теперь астрофизики смогут применять этот алгоритм оценки мощности струй как для небольших черных дыр, так и для гигантских объектов, чья масса превышает солнечную в миллионы раз.
