Сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик могут быстро поглощать вещество и одновременно выбрасывать узкие пучки плазмы - джеты, разогнанные почти до скорости света. Возникает физическая загадка: быстрое поглощение должно создавать холодный плоский диск, который, как считается, мешает формированию мощных джетов.

Международная группа под руководством Хирофуми Ноды из Университета Тохоку и Кадзухиро Хады из Городского университета Нагои нашла свидетельства в пользу решения этой загадки. Учёные совместили наблюдения рентгеновского телескопа XRISM (миссия по рентгеновской визуализации и спектроскопии) с данными международных сетей радиотелескопов и миллиметровых телескопов. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Исследователи изучали галактику 3C 120 в созвездии Тельца. В её центре находится сверхмассивная чёрная дыра, которая быстро поглощает вещество и запускает мощный джет. XRISM зафиксировал излучение железа от диска вокруг чёрной дыры. Форма этой линии искажена эффектами общей теории относительности Эйнштейна, что позволило определить, насколько близко к чёрной дыре простирается диск.

Оказалось, что холодный, относительно плоский диск заканчивается примерно на расстоянии 20 радиусов чёрной дыры. Дальше он переходит в горячий поток плазмы, разогретой до сотен миллионов градусов. Одновременно радио- и миллиметровые наблюдения с помощью Глобального миллиметрового массива VLBI, Сверхдлинной базовой решётки (Very Long Baseline Array) и Восточноазиатской сети VLBI проследили сужающийся джет до его истоков - внутри этого горячего потока, вблизи чёрной дыры.

По мнению авторов, такая горячая среда позволяет магнитным полям накапливаться вокруг чёрной дыры. Предполагается, что эти поля отбирают часть энергии вращения чёрной дыры и направляют её в мощный джет. Наблюдения показывают, что 3C 120 удовлетворяет условиям для работы этого механизма. Это даёт новое понимание того, как быстро поглощающие сверхмассивные чёрные дыры могут порождать релятивистские джеты.

Работа также предлагает новый способ изучать непосредственное окружение сверхмассивных чёрных дыр. Команда продолжает скоординированные наблюдения более массивной чёрной дыры с помощью XRISM и глобальных радиотелескопов, сравнивая результаты с теоретическими моделями и компьютерными симуляциями.

"Наша следующая цель - построить более полную картину того, как вещество, магнитные поля и вращение чёрной дыры взаимодействуют в этих экстремальных условиях, - приводит слова Ноды пресс-служба. - Понимание этого процесса может также помочь лучше понять, как сверхмассивные чёрные дыры влияют на эволюцию галактик и крупномасштабную структуру Вселенной".

Важно отметить: речь идёт о наблюдении одного объекта, и выводы исследователей касаются условий, при которых предложенный механизм может работать, а не о доказанном универсальном законе для всех чёрных дыр.

Источник: Phys.org