Астрофизики обнаружили единый физический принцип, который определяет, когда черные дыры – независимо от их массы – выбрасывают мощные струи вещества, известные как релятивистские джеты. Как показало исследование, это происходит в тот момент, когда скорость поглощения материи падает до определенного критического уровня.
Согласно работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, выброс вещества начинается, когда темп аккреции – поглощения материи черной дырой – снижается примерно до 2% от предела Эддингтона. Этот предел описывает теоретический максимум, при котором сила гравитации уравновешивается давлением излучения. Закономерность оказалась универсальной как для черных дыр звездной массы, которые в десятки раз тяжелее Солнца, так и для сверхмассивных объектов в центрах галактик, чья масса больше солнечной в миллионы раз.
К такому выводу пришла группа ученых под руководством Адель Гудвин из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) в Университете Кертина. Открытие позволило объяснить, почему в некоторых случаях джеты появляются почти сразу после того, как черная дыра разрушает звезду, а в других – спустя месяцы или даже годы. Поздние выбросы, как выяснилось, соответствуют моменту, когда черная дыра, поглотив основную часть вещества разрушенной звезды, переходит в более «спокойный» режим питания.
Проверить гипотезу помогли наблюдения за редкими событиями – приливными разрушениями звезд. Когда звезда подходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, гравитация разрывает ее на части. Этот процесс, в отличие от стандартных циклов активности черных дыр, длящихся тысячелетия, развивается всего за несколько лет, что позволяет проследить его в деталях. Исследователи проанализировали данные по десяти таким событиям, собранные телескопами в Австралии, США, Индии и Южной Африке, а также космическими обсерваториями.
Полученные выводы имеют важное практическое значение. Они позволят астрономам эффективнее планировать наблюдения на крупных радиотелескопах, включая строящуюся в Западной Австралии обсерваторию Square Kilometre Array (SKA). Понимая, в какой момент от черной дыры стоит ожидать запуска джета, ученые смогут точнее нацеливать инструменты и не тратить ценное наблюдательное время впустую.
