5 Minutės
Daugelį metų juodųjų skylių strėlės buvo laikomos Visatos ultimatyviu galingumo gestu: siaurais, smurtiniais plazmos spinduliais, paleidžiamais beveik šviesos greičiu ir skriejančiais toli nuo savo kilmės vietos. Cygnus X-1 atrodė puikiai atitinkantis šį vaizdinį. Tačiau nauji tyrimai atskleidė kažką kur kas netikėtesnio. Šioje garsioje juodosios skylės sistemoje strėlės ne tik dominuoja aplinkoje, jos yra stumiamos žvaigždės vėjo.
Tai visiškai keičia pasakojimą. Ir ne šiek tiek.
Paskelbta Nature Astronomy, naujame tyrime nagrinėjama Cygnus X-1, viena geriausiai žinomų juodųjų skylių sistemų danguje ir pirmoji kada nors identifikuota juodoji skylė. Joje susijungia maždaug 21 Saulės masę turinti juodoji skylė ir milžiniška palydovinė žvaigždė, kurios masė siekia beveik 40 Saulės masių. Abi objektai sukasi vienas aplink kitą kas 5,6 dienos įtemptoje orbitoje, kuri labiau primena gravitacinę varžybą nei ramų binarinį ryšį.
Juodoji skylė maitinosi iš savo palydovės maždaug 20 000 metų, traukdama medžiagą iš žvaigždės stipraus srauto. Dalį dujų praryja įvykio horizontas ir jos niekada nebegrįžta. Kita dalis daro dar dramatiškesnį dalyką: ji prisideda prie magnetinių laukų generavimo, kurie išstumia dvigubas strėles į išorę relatyvistiniu greičiu, pernešdami energiją per stulbinantį 16 šviesmečių atstumą ir išpūsdami didžiulį karštos dujų burbulą tarpgalaktinėje erdvėje.
Tiek astronomai jau žinojo. Trūko sunkesnio klausimo: kokia yra tų strėlių galia bet kuriuo konkrečiu momentu?
Skamba kaip paprastas klausimas. Nėra. Juodųjų skylių strėlės yra ryškios, greitos ir įspūdingos, tačiau realiu laiku nustatyti jų energijos išeigą buvo itin sudėtinga. Šįkart tyrėjams pavyko priartėti, panaudojus itin didelės raiškos radijo stebėjimus, sujungdami teleskopus, išdėstytus per tūkstančius kilometrų. Tai ta pati pagrindinė technika, leidusi pirmą kartą gauti juodosios skylės vaizdą, ir ji leido mokslininkams sekti Cygnus X-1 strėlių formą ir judėjimą išskirtinėmis detalėmis.
Rezultatai buvo įspūdingi. Žvaigždės vėjas toks galingas, kad jis lenkia juodosios skylės strėles sistemos orbitacijos metu. Vietoje to, kad strėlės sklistų fiksuota kryptimi, jos svyruoja dėl spaudimo, tarsi vandens srovės būtų pasuktos į šoną stipraus vėjo gūsio. Iš Žemės stebėtojams tai sukuria įspūdį, kad strėlės šoka sinchroniškai su orbita.
Tai nėra tik vizualus smalsumas. Tai yra matavimo raktas.
Modeliuodami, kaip žvaigždės vėjas nukreipia strėles, komanda pirmą kartą sugebėjo įvertinti strėlių momentinę galią. Gautas dydis atitinka maždaug 10 000 Saulės galingumą. Tai labai didelis skaičius kasdienėje prasme, tačiau jis turi gilesnę mokslinę reikšmę: net juodosios skylės strėlė, vienas ekstremaliausių astrofizikos reiškinių, gali būti formuojama aplinkos sąlygų.
Cygnus X-1 palydovinė žvaigždė nėra eilinis kaimynas. Jos žvaigždės vėjas atima masę maždaug 100 milijonų kartų didesniu tempu nei Saulės vėjas ir išstumia tą medžiagą maždaug tris kartus didesniu greičiu nei mūsų Saulės vėjas. Kitaip tariant, tai nėra švelnus brizas. Tai kosminis uraganas, pakankamai stiprus, kad pasuktų daleles, išmetamas iš juodosios skylės krašto.
Tai svarbu ne tik šiai vienai sistemai. Juodosios skylės ne tik vartotoja; jos taip pat grąžina energiją smurtingai. Kai medžiaga krenta, dalis jos energijos nukreipiama į strėles, kurios kaitina ir trikdo aplinkinę erdvę. Supermasyviosioms juodosioms skylėms galaktikų centruose toks grįžtamasis ryšys gali reguliuoti žvaigždžių susidarymą, keisti galaktikų dujas ir daryti įtaką struktūroms milžinišku mastu.
Vis dėlto astronomai ilgai susidurdavo su apskaitos problema. Rentgeno spinduliai gali atskleisti, kaip greitai juodoji skylė maitinasi, nes krentanti dujos labai įkaista. Tačiau realiu laiku nustatyti, kiek tos energijos patenka į strėles, buvo kur kas sunkiau. Be to skaičiaus juodųjų skylių grįžtamojo ryšio modeliai išlieka neišsamūs.
Cygnus X-1 dabar siūlo kelią į priekį. Palyginus juodosios skylės maitinimosi tempą su strėlėmis pernešama galia, tyrėjai gali tiksliau subalansuoti tą kosminę energetikos sąskaitą. Tai savo ruožtu gali pagerinti simuliacijas ir supratimą, kaip juodosios skylės formuoja galaktikas ir platesnį Visatą.
Tai, kas daro šį atradimą įsimintiną, nėra vien tik skaičius, susijęs su strėlėmis, bet ir pamoka už jo: net ir ekstremaliausiuose Visatos kampeliuose kontekstas yra svarbus.
Juodoji skylė gali būti vienas iš gamtos žiauriausių variklių, tačiau Cygnus X-1 atveju artima žvaigždė vis tiek turi žodį. Ir būtent tai daro šią sistemą tokią patrauklią, nes kartais Visata atskleidžia savo paslaptis ne tik jėga, bet ir konkurentų choreografija.
Palikite komentarą