Что происходит, когда черная дыра переедает: новые данные телескопа eROSITA

Название SS433 означает, что астрономы занесли этот объект в каталог Сандьюлика и Стивенсона. Сначала его нашли по тому, как он светится на линии водорода в видимом спектре. Позже астрофизики поняли, что это двойная звездная система в нашей Галактике, где обычная звезда вращается вокруг черной дыры звездной массы. За этой системой следят почти все наземные и космические телескопы, так как она светит в радиодиапазоне и рентгеновских лучах и обладает экстремальными свойствами. На ее примере ученые проверяют теоретические модели.

Туманность W50 окружает черную дыру. В радиодиапазоне туманность занимает на небе более двух градусов, а по форме напоминает ламантина или круассан. Она светит слабо, поэтому долгое время астрономам было трудно ее изучать. Ситуацию усложняло то, что туманность находится всего в двух градусах от плоскости Галактики, где межзвездный газ и пыль сильно поглощают свет. Раньше рентгеновские карты W50 собирали по кусочкам, и телескопам не хватало резкости, чтобы разглядеть детали. Телескоп еРОЗИТА видит широкую область неба и отлично улавливает слабый свет, поэтому он смог впервые запечатлеть туманность целиком в разных рентгеновских лучах.

В системе SS433 черная дыра забирает газ у соседней звезды в тысячи раз быстрее, чем способна проглотить. Свет от газа, который падает на черную дыру, сильно давит на окружающее вещество, из-за чего возникает предел Эддингтона. Из-за этого черная дыра выбрасывает большую часть газа обратно в космос и передает пространству вокруг огромное количество энергии. Такие системы астрофизики называют сверхэддингтоновскими. На их примере они развивают теорию аккреции и проверяют, как подобные объекты влияют на газ между звездами, а в случае со сверхмассивными черными дырами — на межгалактическую среду.

В 25 парсеках от черной дыры телескоп зафиксировал длинные потоки рентгеновских лучей с резкими внутренними краями. В их спектре нет линий, которые характерны для горячей плазмы. Там светятся частицы, которые ускоряют ударные волны, а те подпитываются веществом от черной дыры. Эти экстремальные волны ускоряют частицы и заставляют их светиться в рентгеновских лучах и тераэлектронвольтном спектре. Каждый фотон такого света несет в миллиард раз больше энергии, чем фотон мягкого рентгена. Телескоп обладает высокой резкостью, поэтому в восточной части туманности астрономы разглядели множество нитей, которые сформировали ударные волны. Возле самой черной дыры спектрометры зафиксировали, как горячий газ светится на линиях водорода и гелиеподобных ионов железа, никеля, серы и кислорода.

От черной дыры в противоположные стороны разлетаются два джета, то есть две струи плазмы. Они летят со скоростью 0.26 скорости света. Из-за эффекта Доплера волны от джета, который улетает от Земли, теряют энергию и сдвигаются в красную сторону спектра. Волны от джета, который летит к нам, наоборот, сжимаются и получают энергию, которая выше лабораторных условий.

Новые данные подтверждают, что энергия от черной дыры течет наружу в три этапа. Сначала от центра дует холодный ветер, который образует темную невидимую зону. Затем на 30 парсеков тянутся сами нетепловые рентгеновские потоки. Наконец, на границе ударная волна нагревает межзвездную среду, которая начинает светиться красным и розовым цветами как тепловая плазма. Эта плазма еще не выровняла свою температуру и заряды частиц, поэтому она напоминает остатки старых сверхновых звезд как в радиодиапазоне, так и в рентгеновских лучах.

В итоге система W50 и SS433 наглядно показывает, какую роль сверхэддингтоновские черные дыры играют в энергетике галактик.

Один из авторов исследования — академик РАН Рашид Сюняев. Вскоре он получит международную премию за достижения в астрофизике и космологии.

На обложке изображение из статьи Sunyaev R., et al., A&A, Volume 707, March 2026Close