Вперше в історії астрономи відкрили нову фізику у джеті чорної діри

Астрономи вперше напряму зафіксували взаємодію ударних хвиль і гвинтових тискових хвиль у джеті надмасивної чорної діри. Це відкриття зробила міжнародна команда Event Hori­zon Tele­scope (EHT), яка раніше подарувала світові перші зображення чорних дір у центрі Чумацького Шляху та галактики M87.

Об’єктом дослідження став унікальний подвійний комплекс чорних дір OJ 287, розташований за 4 млрд світлових років від Землі. Масивніша чорна діра має понад 18 млрд сонячних мас і розмір, що перевищує орбіту Плутона у дев’ять разів. Її менший компаньйон у 150 млн сонячних мас обертається навколо кожні 11–12 років, створюючи складні ефекти, які тепер вдалося зафіксувати.

Зміни в струмені на цьому зображенні очевидні навіть для неозброєного ока. Джерело зображення: EHT Col­lab­o­ra­tion / E. Tra­ianou

У квітні 2017 року EHT спостерігав релятивістський джет OJ 287 — потужний потік енергії, форма якого змінювалася просто під час вимірювань. Завдяки надвисокій роздільній здатності, еквівалентній можливості побачити пінг-понговий м’яч на Місяці, дослідники змогли простежити, як ударні хвилі взаємодіють із вихровими нестабільностями типу Кельвіна — Гельмгольца. Подібні явища виникають у рідинах і можуть пояснювати, наприклад, формування Великої червоної плями Юпітера.

«Ми спостерігали значні зміни протягом п’яти днів. Це перший випадок, коли ми напряму побачили взаємодію ударних хвиль і нестабільностей у джеті чорної діри», — зазначила доктор Ефхалія Траяну, координаторка AGN Work­ing Group у колаборації EHT.

Команда змогла виміряти структуру джета на масштабах у 10–100 разів більших за радіус чорної діри, тобто приблизно 0,75 світлового року. «Ці вимірювання дозволяють напряму простежити геометрію магнітного поля в зоні запуску та колімації джета», — додав співавтор дослідження доктор Ільє Чо з Корейського інституту астрономії та космічних наук.

Результати опубліковані в журналі Astron­o­my & Astro­physics.