Астрофизики обнаружили единый закон запуска джетов у черных дыр всех масс

Международная группа исследователей выявила универсальный закон, определяющий момент выброса релятивистских струй из черных дыр. Оказалось, что как компактные объекты звездной массы, так и сверхмассивные гиганты испускают джеты при достижении одного и того же порога аккреции.

Долгое время астрофизики предполагали, что черные дыры подчиняются единым физическим законам независимо от их размера, однако подтвердить эту гипотезу было крайне сложно. Сверхмассивные объекты эволюционируют на протяжении миллионов лет, что делает прямое наблюдение их циклов питания практически невозможным.

Прорыв стал возможен благодаря изучению событий приливного разрушения (TDE) — моментов, когда звезда, подойдя слишком близко к сверхмассивной черной дыре, разрывается ее гравитацией на части. Такие события сжимают весь цикл аккреции до нескольких лет, позволяя ученым наблюдать за процессами в реальном времени.

В ходе анализа данных, собранных телескопами по всему миру — от Америки и Австралии до Индии, Южной Африки и космических обсерваторий, — команда исследователей обнаружила, что джеты возникают в два четко выраженных этапа. Первый выброс происходит, когда черная дыра поглощает вещество с чрезвычайно высокой скоростью.

Второй, запаздывающий выброс, наблюдается спустя сотни или даже тысячи дней, когда темп аккреции снижается примерно до 2% от предела Эддингтона — критической отметки, при которой давление излучения уравновешивает гравитационное притяжение. Этот порог уже был известен для малых черных дыр в нашей Галактике, но теперь подтверждено его универсальное действие.

Ключевое озарение, по словам участников исследования, пришло к ним не за телескопом, а в ходе неформального общения на астрофизической конференции в Мадриде. Сопоставив данные по десяти качественным событиям приливного разрушения, ученые поняли, что правило, запускающее струи у компактных объектов, в точности применимо и к сверхмассивным черным дырам.

Открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, имеет важное практическое значение. Оно позволяет астрономам точнее предсказывать моменты появления запаздывающих джетов и эффективнее распределять ресурсы телескопов для их наблюдения.

Особую актуальность это приобретает в свете скорого запуска радиотелескопа Square Kilometre Array (SKA) в 2028 году. Способность заранее рассчитывать время выброса струй поможет максимально продуктивно использовать возможности этого крупнейшего астрономического проекта.

Таким образом, подтверждено существование универсального механизма, управляющего одним из самых мощных явлений во Вселенной. Черные дыры, будь то скромные объекты звездной массы или гиганты в миллионы солнечных масс, следуют единому сценарию при выбросе вещества, что углубляет наше понимание физики этих загадочных объектов.