В чем причина пульсаций далекого облака газа
По мнению астрофизиков, маловероятно, что пульсации генерируются непосредственно плазменными струями, испускаемыми активными черными дырами. Но возможно, что черная дыра как-то по‑особому испускает космические лучи, в результате чего они могут периодически освещать газовое облако.
«Это бросает вызов различным версиям и совершенно неожиданно с точки зрения опубликованных ранее теоретических моделей, — говорит астрофизик Цзянь Ли из Deutsches Elektronen-Synchrotron, самого большого в Германии исследовательского центра физики частиц. — Это дает нам возможность обнаружить перенос частиц от черной дыры в системе SS 433 и исследовать структуру магнитного поля в ее окрестностях».
SS 433 — это система с черной дырой и звездой. Она состоит из самой черной дыры, которая массивнее Солнца в 10−20 раз, и огромной звезды, которая в 30 раз массивнее нашей. Оба объекта находятся очень близко друг к другу, и черная дыра забирает у звезды материал, который при этом светится, словно мини-версия квазара.
Но черная дыра поглощает не весь материал: часть его попадает в аккреционный диск. Затем этот материал выбрасывается в космос с помощью струй плазмы, бьющих из полюсов черной дыры, на скоростях, близких к световой.
Кроме того, черная дыра в составе SS 433 качается, как волчок — такое колебание называется прецессией вращения. То есть струи, вместо того, чтобы лететь по прямой, уходят в пространство по спирали, как это показано в видео.
Наблюдая за SS 433 в течение десяти лет, Ли и его коллеги смогли определить, что прецессия черной дыры имеет периодичность чуть более 162 дней, причем струя теряет свою спиралевидную форму и превращается в конус после нескольких циклов. Газовое же облако пульсирует с той же периодичностью.
Казалось бы, загадка пульсации решена, но облако не расположено на пути струй, бьющих из полюсов черной дыры.
«Обнаружение такой однозначной связи по времени примерно в 100 световых годах от микроквазара, даже не по направлению джетов, столь же неожиданно, сколь и удивительно», — говорит Ли.
Возможно, что космические лучи — протоны высокой энергии, которые движутся почти со скоростью света — появляются либо на концах струй, либо на экваторе черной дыры. Субатомные частицы космических лучей могут достигать облака, а удар сопровождается выбросом гамма-лучей. Возможно, космические лучи исходят от края аккреционного диска.
«Энергетически отток диска может быть таким же мощным, как джеты, и считается, что он прецессирует из-за солидарности с остальной системой», — объяснил астрофизик Диего Торрес из Института космических наук в Испании.
Космические лучи должны испускаться с очень высокой скоростью, чтобы вызвать наблюдаемое гамма-излучение. По словам исследователей, это трудно согласовать с нынешним пониманием природы черных дыр. Поэтому теории распространения космических лучей вблизи микроквазаров должны быть пересмотрены.
