Астрономи виявили загадковий ритм гамма-випромінювання, що виходить від хмари космічного газу в сузір'ї Орла. Цей ритм синхронізований з чорною дірою, що прецесує, яка знаходиться на відстані 100 світлових років.
Згідно зі статтею в журналі Nature Astronomy, це вказує на зв'язок між цими об'єктами. Але залишається загадкою, яким чином чорна діра впливає на пульсацію хмари в гамма-діапазоні. Дослідження цього явища становить інтерес для астрономів і може допомогти розкрити нові таємниці космічної природи.
Група дослідників у складі вчених з Німеччини, Іспанії, Китаю та США провела ретельний аналіз даних, отриманих протягом більш ніж десяти років за допомогою гамма-телескопа НАСА "Фермі", присвячений вивченню так званого мікроквазару.
Система, відома як SS 433, розташована приблизно на відстані 15 000 світлових років від Землі в Чумацькому Шляху і складається з гігантської зірки, маса якої приблизно в 30 разів перевищує масу Сонця, і чорної діри з масою від 10 до 20 мас Сонця. Ці два об'єкти обертаються навколо один одного з періодом 13 днів, а чорна діра висмоктує матерію з гігантської зірки.
Зоряний матеріал накопичується в акреційному диску перед тим, як потрапити в чорну діру, аналогічно тому, як вода кружляє у вирі над зливом ванни.
Однак деяка частина цієї речовини не йде по каналізації, а виходить назовні двома вузькими струменями, що летять з високою швидкістю в протилежних напрямках над і під обертовим диском. Це пояснює Цзянь Лі, головний автор дослідження і науковий співробітник DESY у Німеччині.
Ситуація, описана тут, добре відома в контексті квазарів - активних галактик із масивними центральними чорними дірами, які здатні викидати струмені на десятки тисяч світлових років у космос.
Оскільки система SS 433 нагадує зменшену версію таких квазарів, вона була класифікована як мікроквазар. Як і у випадку з віддаленими галактиками, високошвидкісні частинки і надпотужні магнітні поля в джетах системи SS 433 призводять до випромінювання рентгенівських і гамма-променів.
Згідно зі співавтором дослідження, професором Інституту космічних наук (IEEC-CSIC, Іспанія) Дієго Торресом, акреційний диск не перебуває точно в площині орбіти двох об'єктів.
Він прецесує або гойдається, подібно до дзиги, встановленої під нахилом на столі. У результаті два струмені газу, що утворюють спіраль, йдуть у навколишній простір, а не рухаються по прямій лінії.
Джети чорної діри проходять прецесію протягом приблизно 162 діб. Після ретельного аналізу було виявлено гамма-сигнал з аналогічним періодом, що виходить із непримітного газового ущільнення Fermi J1913 + 0515, яке розташоване на значній відстані від мікроквазара, що випромінює струмені.
Цзянь Лі повідомляє, що виявлення зв'язку в часі на відстані приблизно в 100 світлових роках від мікроквазара, не вздовж напряму джетів, було несподіваним і дивовижним. Однак, поки не зрозуміло, як чорна діра може стимулювати серцебиття газової хмари.
Команда дослідників розглянула альтернативний спосіб освітлення газу, оскільки пряме періодичне освітлення струменем малоймовірне. Вони запропонували використовувати удари швидких протонів (ядер атомів водню), які утворюються на кінцях струменів або біля чорної діри. Ці протони спрямовуються в хмару газу, де вони взаємодіють з газом, викликаючи гамма-випромінювання.
Протони можуть також бути частиною потоку швидких частинок, що виходить від краю аккреційного диска. Щоразу, коли цей потік потрапляє в хмару газу, газ загоряється гамма-променями, що пояснює незвичайне серцебиття хмари.
Астрономи вказують на необхідність проведення додаткових спостережень і теоретичних досліджень для повного розуміння незвичайної гамма-пульсації в цій унікальній системі.
Автори дослідження зробили висновок, що SS 433 продовжує дивувати спостерігачів і теоретиків на всіх частотах електромагнітного спектра. Ця система слугуватиме випробувальним майданчиком для перевірки наших ідей про виникнення і поширення космічних променів навколо мікроквазарів протягом довгих років.
