«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты

В нашей галактике нашлась черная дыра, одна из струй которой летит точно в Землю около 0,75 от световой. IRAS 18293−0941 может оказаться первым подтвержденным микроблазаром Млечного Пути. Его увеличенные копии сидят в ядрах далеких галактик и являются чудовищными источниками энергии.


Больше 30 лет астрономы искали этот объект среди звезд нашей галактики. Почему микроблазар столько времени оставался незамеченным и как вообще определили, куда направлена струя?

Объект, на который никто не обращал внимания

Впервые IRAS 18293−0941 зафиксировали в 1983 году с помощью инфракрасного астрономического спутника IRAS. Собственно, отсюда такое каталожное название. Но тогда особого внимания находка не получила: в каталоге спутника оказались десятки тысяч инфракрасных источников, и 18293−0941 ничем среди них не выделялся.



Изучать его мешала пыль. Система лежит в направлении густых межзвездных облаков, которые поглощают почти весь видимый свет, поэтому обычные оптические телескопы показывали немного. Прорыв дали радионаблюдения: они выявили яркий центральный источник и узкую вытянутую структуру, уходящую в сторону, причем только с одной стороны.

Вот эта односторонность и стала главной зацепкой. Черные дыры, вытягивающие вещество из окружающего пространства, обычно запускают две противоположные струи. Если одна из них летит почти на наблюдателя со скоростью, близкой к световой, релятивистское усиление делает ее излучение намного ярче, чем у убегающей струи.

Возникает обман зрения: кажется, что джет всего один, хотя на деле их два. Именно такую картину исследователи и заподозрили в IRAS 18293−0941, и дальше оставалось эту догадку проверить.

Как поймать адрес струи

Правда, имелось одно большое но. Односторонний радиоджет мог принадлежать далекой галактике, случайно оказавшейся на небе в том же направлении, что и изучаемая звезда. Нужно было доказать, что излучение исходит именно от двойной системы в нашей галактике.

Международная группа под руководством Хосепа Марти из университета Хаэна (Испания) задействовали набор радиотелескопов, которые работают согласованно и складываются в один гигантский виртуальный инструмент. Такая схема дает исключительно резкие изображения, и положение радиоисточника удалось измерить с высокой точностью. Затем его сравнили с координатами звезды по данным космического аппарата «Гайя» Европейского космического агентства.



Позиции совпали. Радиоджет и звезда оказались в одной и той же точке неба, и версия с посторонней галактикой стала ненужной.

Оптика добавила деталей: черная дыра и звезда-компаньон обращаются друг вокруг друга примерно каждые 11,38 дня. Небольшие колебания яркости подсказывают, что мы смотрим на пару почти с ребра, а плоскость орбиты наклонена к нашему лучу зрения относительно слабо. Отсюда и вывод о направлении джета. Успокоим сразу: система удалена на 12 000 световых лет, так что никакой новой угрозы для Земли этот «выстрел» не создает.

На обратной стороне блазара

Блазары астрономы знают давно: это самые яркие и энергичные объекты Вселенной. Так называют предельно активное ядро галактики, которое питает сверхмассивная черная дыра, а его джет направлен прямо на нас.



Микроблазар устроен по той же схеме, только в другом масштабе. В его центре сидит черная дыра звездной массы, а не гигант в миллионы или миллиарды солнечных масс. Массу черной дыры в IRAS 18293−0941 оценивают примерно в десять солнечных: она стягивает вещество массивного компаньона, вокруг нее закручивается диск раскаленного газа, а мощные магнитные поля выстреливают часть материала в двух противоположных направлениях.

Самое интересное обнаружилось с обратной стороны. Южноафриканский радиотелескоп MeerKAT показал, что невидимый нам джет, летящий в противоположную от Земли сторону, выдул в окружающем газе колоссальный пузырь протяженностью около 100 световых лет. На его дальнем краю струя, похоже, таранит плотное облако газа и пыли, и там светится область, где высвобождается энергия.

Это столкновение может помочь с давним вопросом: откуда в Млечном Пути берутся самые энергичные частицы? Космос пронизан быстрыми заряженными частицами, космическими лучами, и энергия некоторых из них в миллионы раз превосходит все, что выдают мощнейшие земные ускорители. Что их разгоняют экстремальные космические события, астрономы понимают, а вот конкретные источники указать трудно.

Заключение

Джеты черных дыр давно числятся среди главных подозреваемых. Врезаясь в газовое облако, струя рождает мощные ударные волны и спутанные магнитные поля, а те способны швырять заряженные частицы до огромных скоростей.

Здесь же в одной системе доступны сразу все звенья цепочки: сама черная дыра, выдутый ею пузырь и предполагаемое место удара. Комбинируя данные разных телескопов, можно проверить, как джет отдает энергию окружающему веществу и он ли отвечает за зафиксированное поблизости гамма-излучение.