Наблюдая «мерцание» окрестностей пары черных дыр, удалось лучше понять природу течений колоссальных энергий в их абсолютно недосягаемых глубинах.

Черная дыра «пожирает» соседнюю звезду и испускает в космос мощные потоки нестабильного излучения
Мерцание окрестностей черной дыры в рентгеновском (синяя линия) и видимом (красная линия) частях спектра

Сами по себе черные дыры, конечно, не излучают и не светятся — на то они и черные дыры. Зато окрестности их излучают весьма интенсивно: вещество, с ускорением падающее в их беспросветные глубины, раскаляется и начинает испускать энергию едва ли не во всех диапазонах. И как нежное пламя свечи, излучение это непостоянно. Оно то вспыхивает, то успокаивается — словом, «мерцает».

«Быстрое мерцание излучения, приходящего от черной дыры, чаще всего наблюдается в рентгеновском диапазоне, — поясняет Пошак Ганди (Poshak Gandhi). — Поэтому мы решили изучить это явление и сравнить его с тем, что наблюдается в видимой части спектра». Для этого ученым пришлось использовать сразу два инструмента: рентгеновские данные собирала орбитальная миссия RXTE, а в видимом диапазоне работала камера ULTRACAM на телескопе VLT, делавшая до 20 снимков в секунду.

Оба инструмента были направлены на две черные дыры — GX 339−4 и SWIFT J1753.5−0127, которые являются остатками сверхновых, разорвавшихся некогда в нашей галактике. И та, и другая дыра входят в двойную систему с близлежащей звездой, понемногу поглощая своего компаньона. Обе дыры примерно одинаковы в размерах (порядка десяти солнц), хотя, конечно, намного компактнее, чем следовало ожидать (диаметр их меньше, чем у орбиты Меркурия).

К своему удивлению, астрономы во главе с Ганди обнаружили, что мерцание в видимом диапазоне намного более выражено, чем в рентгеновском. Разумеется, они находятся в строгой корреляции друг с другом, при этом следуя постоянной схеме: сперва видимое излучение заметно ослабевает, затем начинается вспышка в рентгене, которую быстро нагоняет и видимая вспышка — затем следует спад, почти в точности зеркально повторяющий начало процесса (взгляните на диаграмму слева).

Как мы уже объяснили, излучение это исходит не от самой черной дыры, а от материи в ее окрестностях, которая подвергается сложному (и весьма мощному) воздействию целого ряда сил, включая гравитационное влияние, магнитные силы и взрывные волны от раскаленного и постоянно разрывающегося вещества. Именно взаимная «борьба» этих сил и вызывает непостоянство свечения окрестностей черной дыры. Впрочем, обнаруженная группой Пошака Ганди «схема», по которой происходит каждое отдельное мерцание, оказывается на удивление постоянной. Возможно, она даст возможность лучше понять процессы, происходящие здесь.

Действительно, общепринята версия о том, что видимое излучение окрестностей черной дыры является вторичным: оно появляется лишь в результате воздействия рентгеновских лучей на окружающую материю, которая раскаляется и начинает излучать в видимом диапазоне. Однако в этом случае выведенная Ганди с коллегами схема, очевидно, выглядела бы иначе: усиление излучения в рентгене обязательно должно было бы предшествовать вспышке в видимых лучах, а сама эта вспышка «разгоралась» бы и «гасла» значительно медленней. Но это явно не так — и стоит подумать над тем, что вызывает усиление излучения одновременно и в том, и в другом диапазоне.

По мнению Ганди, таким источником может служить мощное магнитное поле вокруг черной дыры. Действуя, как «резервуар энергии», оно запасает ее, в какой-то момент «разряжаясь», то есть — перестраиваясь таким образом, что излучает избыток энергии в виде раскаленной до миллионов градусов и светящейся в рентгене плазмы, а также в виде потока заряженных частиц, разогнанных до околосветовых скоростей. Отсюда — считает ученый — и появляется та схема, которую можно наблюдать в мерцании черной дыры.

Излучает, конечно, и «королева галактики» — сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути. Об этих ее вспышках смертельного гнева вы можете прочесть в заметке «Прошлое монстра».

По пресс-релизу ESO