Из чего состоят релятивистские струи чёрных дыр? Астрофизики близки к разгадке?

Ученые основательно изучили сверхэнергетические релятивистские струи (джеты), выбрасываемые чёрными дырами, и нашли ответ на ключевой вопрос о составе этих загадочных лучей. 

Астрофизики нашли доказательства наличия атомов никеля и железа в джетах, испускаемых относительно небольшой чёрной дырой, предполагая, что барионная (видимая нами) материя, с которой мы все хорошо знакомы, играет большую роль в этих загадочных структурах, чем экзотическое антивещество. 

«Мы уже давно знаем, что джеты содержат электроны, но не имеют общего отрицательного заряда, поэтому в них также должно быть что-то положительно заряженное», – говорится в заявлении соавтора исследования Джеймса Миллера-Джонса из Университета Кертина в Австралии. - До сих пор не было ясно, исходит ли положительный заряд от позитронов, антивещества, «противоположного» электронам, или от положительно заряженных атомов. Поскольку наши результаты обнаружили никель и железо в этих струях, теперь мы знаем, что это обычная материя обеспечивает положительный заряд». 

Учёные исследовали бинарную систему 4U1630-47, состоящую из звезды и, вероятнее всего, чёрной дыры, которая всего в несколько раз массивнее Солнца. Они изучили рентгеновское излучение объекта с помощью спутника Европейского космического агентства XMM-Newton и радиоизлучение с использованием массива австралийских радиотелескопов CSIRO. 

Радионаблюдения внезапно показали наличие джетов, в то время как XMM-Newton выявил эмиссионные линии в рентгеновском спектре джетов, соответствующие железу и никелю. Кроме того, эти линии имели значительное смещение. 

Также исследователи заметили изменение структуры джетов и аккреционного диска за период между проведением наблюдений. Это объясняется тем, что чёрная дыра отнимает материю у звезды-компаньона «рывками». Этим хорошо объясняются различия в данных наблюдений XMM-Newton и CSIRO. 

«Это привело нас к выводу, что частицы ускоряются до высоких скоростей в джетах – один направлен ​​к Земле, а другой – в противоположном направлении», – сказал соавтор исследования Симоне Мильяри из Университета Барселоны. 

Команда астрофизиков подсчитала, что невероятная скорость узконаправленных струй составляет около 66 процентов от скорости света, или 708 миллионов километров в час. Со слов исследователей, поскольку положительно заряженные атомы намного тяжелее позитронов, струи, вероятно, уносят от чёрной дыры гораздо больше энергии, чем смогли подтвердить предыдущие исследования. 

Новые полученные результаты также могут помочь ответить на еще одну давнюю загадку о джетах чёрных дыр: месте, откуда они испускаются. Некоторые астрономы считают, что струи выбрасывает сама чёрная дыра вследствие своего быстрого вращения, в то время как другие полагают, что они возникают из материала аккреционного диска, который окружает и питает этих прожорливых монстров. 

«Наши результаты предполагают, что, скорее всего, именно диск ответственен за направление вещества в струи, и мы планируем провести дальнейшие наблюдения, чтобы попытаться подтвердить это», – заключил Миллер-Джонс.

Ранее сообщалось о том, что обнаружены признаки существования странной кварковой звезды.