Российские ученые разгадали тайну гигантской «Туманности ламантина»
Российские физики первыми смогли объяснить механизм, благодаря которому сформировалась «невозможная» гигантская туманность с микроквазаром внутри. Этот уникальный во всех спектрах — от радиоволнового до рентгеновского — объект почти полвека не давал покоя ученым, но сотрудники Института космических наук РАН вместе с коллегами из Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе смогли раскрыть загадку мощного релятивистского ветра, порождаемого экстремальной черной дырой.
Колоссальная радиотуманность W50, которая протянулась на десятки парсек, находится примерно в 18 000 световых лет от нас в созвездии Орла. И с момента первого же детального изучения в конце 1970-х годов является одновременно и своего рода знаменитостью, и «крепким орешком» для астрономов. Их интерес пробуждал необычайно яркий микроквазар SS433 — черная дыра, аккреция материи на которую со стороны ее звезды-компаньона в сотни раз превышает критическое значение (в научных трудах фигурирующее как предел Эддингтона). Другими словами, количество захваченной материи оказывается настолько большим, что черная дыра не может ее «переварить» и разбрасывает вокруг себя.
Именно этому фактору и обязана своим появлением W50 в своем современном виде. Проблема лишь в ее форме — той самой, благодаря которой она и получила название «туманность Ламантина»: если это обычное порождение взрыва сверхновой, то непонятно ни почему она стала такой громадной, ни откуда взялись ее «голова» и «хвост».
Существующие до сих пор модели, где в качестве главного механизма формирования туманности рассматривались узкие и длинные струи энергии, испускаемые черной дырой (называемые джетами), не могли объяснить появление столь уникального объекта. Несмотря на несколько тысяч посвященных этой проблеме научных работ, структура сверхэддингтоновского потока частиц оставалась тайной.
Но российские физики предложили новую, революционно звучащую модель: W50 сформирована тяжелыми, мощными и невероятно быстрыми потоками звездного ветра. Причем не «обычного», а обладающего анизотропией — то есть по каким-то причинам «дующего» в каждую сторону с разной интенсивностью. Такой ветер способен переносить не меньшие (и даже более значительные) объемы энергии, нежели джеты, но не тонкими «уколами», а «широким фронтом», охватывающим десятки световых лет.
Согласно модели, предложенной учеными из ИКИ и ФТИ РАН, в направлении, перпендикулярном плоскости аккреционного диска, плотность потока звездного ветра заметно выше. Именно это обстоятельство и создает выпуклости на противоположных концах квазисферического «тела» Ламантина. А джеты, напротив, не играют здесь практически никакой роли.
Кроме того, в рамках этой модели из необъяснимых становятся совершенно понятными и загадочные структуры, обнаруженные не так давно внутри туманности, энергия которых измеряется тераэлектронвольтами. Российские ученые доказали, что их могут создавать потоки ветра, когда взаимодействуют друг с другом, причем эти «завихрения» могут достигать даже еще более фантастических — петаэлектронвольтных энергий. Тем самым нашими соотечественниками было разрешено сразу несколько загадок, и открыта новая страница в изучении экстремальных черных дыр.
