Астрономы обнаружили первый в Млечном пути микроквазар, питаемый черной дырой

Фото из открытых источников

Астрономы обнаружили первый микроблазар в Млечном пути — ускоритель частиц, работающий за счет энергии черной дыры и выбрасывающий в сторону Земли плазменные струи со скоростью, близкой к скорости света. Результаты исследования команды доступны в виде препринта на сайте репозитория arXiv и приняты к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.

Система, известная как IRAS 18293−0941, расположена на расстоянии около 12 000 световых лет и представляет собой черную дыру, поглощающую вещество, отторгнутое от массивной звезды-компаньона, вокруг которой она вращается каждые 11 земных дней. Часть этого вещества покидает черную дыру, направляясь к ее полюсам, откуда выбрасывается в виде двух струй, движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Разница между блазаром и микроблазаром заключается в том, что первый представляет собой сверхмассивную черную дыру с массой в миллионы или миллиарды раз превышающей массу Солнца, поглощающую окружающее вещество и выпускающую струи прямо в сторону Земли. Во втором случае, и, следовательно, в IRAS 18293−0941, объектом поглощения является гораздо меньшая черная дыра звездной массы, масса которой достигает нескольких сотен масс нашей звезды.

Несмотря на то, что существование микроквазаров в нашей галактике предполагалось уже около трех десятилетий, этот избегал обнаружения, поскольку был заслонен плотной стеной межзвездного газа и пыли.

«Всё, что касалось IRAS 18293−0941, было на виду», — заявил в своем сообщении руководитель исследования Хосеп Марти из Университета Хаэна (Испания). «Она скрыта за таким количеством пыли, что практически невидима на обычных оптических изображениях. Она была каталогизирована десятилетия назад, а затем более или менее забыта».

Астрономы впервые получили представление о его существовании, когда заметили мерцание света звезды системы. Это позволило установить орбиту черной дыры-компаньона, составляющую 11,4 дня, и ученые поняли, что наблюдают за ней практически вплотную.

Дальнейшие наблюдения в радиодиапазоне выявили существование односторонней струи, при этом другая струя не была видна, поскольку она направлена не почти прямо к нам, а прямо от Земли.

Наблюдения высокого разрешения, проведенные с использованием сети радиотелескопов под названием European VLBI Network (EVN), подтвердили ориентацию струи и то, что она исходит из системы IRAS 18293−0941, а не из далекой галактики, которая случайно расположена в том же направлении, что и звезда, которую изучала группа исследователей.

«Именно в этот момент результат стал окончательным», — объяснил Бенито Маркоте из Объединенного института VLBI в Нидерландах. «Разрешение, достигнутое с помощью EVN-метода, в сочетании с известным положением звезды, полученным со спутника Gaia, подтвердило это: джет принадлежит звездной системе».

Хотя удаляющаяся от нас струя не поддается прямому наблюдению, астрономам удалось обнаружить ее воздействие с помощью радиообсерватории MeerKAT в Южной Африке. Это позволило выявить пузырь шириной 100 световых лет, в котором струя сталкивается с межзвездным газом и пылью. На одном из краев этого пузыря находится «горячая точка», где столкновение струи с веществом ускоряет частицы, нагревает пыль и заставляет водородный газ светиться.

Эта точка также является источником высокоэнергетических гамма-лучей, каждый фотон которых несет в десять раз больше энергии, чем частицы, ускоренные Большим адронным коллайдером (БАК), крупнейшим и самым мощным ускорителем частиц на Земле.

Эта струя переносит в 500 000 раз больше энергии, чем излучает Солнце, и объясняет загадку того, как питающие черные дыры становятся такими мощными космическими ускорителями частиц и генерируют гамма-лучи такой высокой энергии.

«Изящество заключается в том, что ускорительный двигатель и мишень — это два разных объекта, находящихся на расстоянии десятков парсеков друг от друга», — сказал член команды Педро Луке-Эскамилья из Университета Хаэна. «Ускорение обеспечивает струя. Свет — облако».

Открытие микроблазара, расположенного гораздо ближе к нам, чем любой полноценный блазар, обнаруженного в центре далёких активных галактик, предоставляет уникальную возможность изучить эволюцию таких систем.

Кроме того, эта система предоставляет возможность изучить, как струи энергии, исходящие от питающих черных дыр, передаются окружающим их галактикам.