Мы склонны считать, что черные дыры поглощают всю материю вокруг себя — но на самом деле они не только ничего не засасывают, но и могут выплескивать почти столько же, сколько в них попадает. Иногда они кажутся совершенно сумасшедшими. Не так давно астрономы заметили одну черную дыру, расположенную на расстоянии порядка 10 000 световых лет от Земли, которая извергла огромный всплеск рентгеновского света. Измерения этого взрыва предоставили ученым одну из самых ясных картин того, что происходит, когда черные дыры извергаются энергией.

Извержения черных дыр

«Один из наших самых больших вопросов состоит в том, как нам осуществить переход от процесса затекания материала в черную дыру к процессу вытекания?», говорит астроном Эрин Кара из Унвиерситета Мэриленда в Колледж-Парк, ведущий автор статьи, опубликованной на эту тему в Nature. «Мы знаем, что это происходит, но как конкретно — нет».

Вспышка началась 11 марта 2018 года и быстро превратила черную дыру, которая была полностью невидима для телескопов, в один из самых ярких объектов (с точки зрения рентгеновского спектра) на всем небе. Этот объект MAXI J1820+070 сперва был обнаружен экспериментом MAXI на Международной космической станции. Другая обсерватория на станции, исследующая внутренний состав нейтронных звезд (NICER), наблюдала за вспышкой ежедневно в течение следующих нескольких месяцев.

Астрономы не только измерили чрезвычайную яркость черной дыры за это время, но и обнаружили «световое эхо» — временные задержки между рентгеновским излучением, приходящим из двух разных областей вокруг черной дыры. Некоторое количество света выходит прямо из региона, называемого короной», оно состоит из электронов и других заряженных частиц, которые находятся близко к черной дыре. Подальше и перпендикулярно короне расположен диск аккреции — большая плоскость газа, закручивающегося вокруг черной дыры и падающего в нее. Остальное свет выходит из короны и отскакивает от этого диска, после чего поступает в детекторы NICER. Наблюдая за извержением, NICER обнаружил, что время между эхо становилось все короче и короче, следовательно дистанция между диском и короной сокращалась. У ученых были свидетельства того, что границы диска не менялись, поэтому они заключили, что корона сама должна была сокращаться и, следовательно, свету не нужно было двигаться так далеко, чтобы достичь диска.

Посмотрите на эту гифку.

«Это самое четкое на сегодняшний день обнаружение этих световых эхо от газа, падающего в черную дыру звездной массы в нашей собственной галактике», говорит Дэн Уилкинс, астрофизик из Стэнфордского университета, не принимавший участия в исследовании. «Возможность обнаружить изменение временных задержек между эхо во время вспышки означает, что мы можем начать изучение того, что происходит вокруг черной дыры».

Обнуление короны особенно поможет, потому что ученые считают, что в этом регионе рождаются мощные пучки частиц и света — релятивистские джеты. Эти джеты движутся на скорости близкой к световой и их можно разглядеть из любой точки Вселенной, выходящими из черной дыры.

Астрономы надеются, что NICER, который был запущен в июне 2017 года, и другие новые обсерватории будут наблюдать другие всплески в будущем и помогут заполнить недостающие детали извержения черных дыр.