Так бьется сердце ... черной дыры!

Интересно порой проводить аналогии между нашей обычной жизнью и жизнью далеких небесных объектов, скажем, черных дыр. В предыдущем материале мы увидели, чем и как питаются сверхмассивные черные дыры. А теперь мы пощупаем пульс одной из них, в сущности, совсем еще малыша. 

По материалам nasa.gov 

15 декабря 2011 года 

Команда астрономов используя данные спутника RXTE нашла кандидата на роль самой маленькой известной нам черной дыры. Ученые смогли получить "кардиограмму" этого объекта - график изменения его рентгеновского блеска со временем. До сих пор подобный график был построен только для нашего хорошего знакомого - микроквазара GRS 1915+105. 

Так вот, по сравнению с GRS 1915 этот объект, который назвали  IGR J17091-3624 меньше в 5 раз - его масса всего 3 массы Солнца. Абсолютный рекорд массы черной дыры в настоящий момент. Эту систему обнаружили в 2003 году по периодическим вспышкам рентгеновского излучения, от нас она видна в направлении на созвездие Скорпиона. Пока точно установить расстояние до нее не представляется возможным.

Механизм работы таких черных дыр достаточно хорошо изучен. Материал, стягиваемый черной дырой со своей звезды - компаньона, кружится каруселью вокруг черной дыры, при этом соседние слои трутся друг о друга, разогреваются до больших температур и начинают испускать рентгеновские лучи. Циклические изменения интенсивности наблюдаемых нами рентгеновских лучей указывают на процессы, происходящие в диске, причем область самых быстрых изменений находится непосредственно в районе горизонта событий черной дыры.

До сих пор ученые изучали процессы, происходящие в GRS1915, которая показывала  богатое разнообразие палитр с периодами сигналов от нескольких секунд до часов.

"Мы думаем, что большинство из этих сигналов представляют собой циклы накапливания и сброса материала, которые мы теперь наблюдаем и в IGR J17091-3624" - говорит Томазо Белони (Tomaso Belloni) из обсерватории Брера в Италии. "И то, что мы видим те же палитры сигналов очень нас впечатлило".

"Биение сердца микроквазара". Голубым цветом показан график изменения яркости  рентгеновского излучения черной дыры  GRS 1915+105 - один "удар" в 40 секунд. Синим цветом - "кардиограмма" сердца IGR J17091-3624 - 1 "удар" в 5 секунд. Очень хорошо показан механизм образования и рассеивания реактивных струй, и как это отображается в виде максимумов и минимумов блеска на графике. 

Credits: NASA/Goddard Space Flight Center/CI Lab

В GRS 1915 сильнейшие магнитные поля  вблизи горизонта событий черной дыры выбрасывают в противоположных направлениях две реактивные струи материала со скоростью почти 98% от скорости света. И пики на ее "кардиограмме" как раз и соответствуют моменту извержения струй. Но внутренние области диска периодически начинают сами излучать, что как бы перекрывает заслонку, лишая струи подпитывающего их материала, и они иссякают. Этот момент соответствует минимуму на нашем графике блеска. Со временем излучение диска достигает определенной величины, и он просто разрушается, давая возможность материалу снова проходить к горизонту событий. Этот цикл повторяется каждые 40 секунд.

И хотя для нашего главного героя еще нет прямого подтверждения реактивных струй, график его блеска дает определенную уверенность в их существовании.

Циклы IGR J17091-3624 короче, его "сердце" бьется быстрее - совсем как сердце мыши бьется быстрее, чем большое сердце слона. Иными словами, период циклов блеска зависит от массы черной дыры.

Теперь исследователям предстоит очень увлекательная задача - тщательно сравнить кардиограммы обеих черных дыр и на основе этого анализа, возможно, будет получено новое знание о механизмах и процессах, протекающих в аккреционных дисках близ горизонта событий.

А спутник НАСА RXTE, кстати, был запущен в 1995 году - т.е. после Хаббла он сейчас второй самый долгоживущий научный комплекс на орбите Земли.