Разрывы черных дыр на части звезд — явление нередкое, однако характеристики этого события, произошедшего в ранней Вселенной, озадачили исследователей.
Две группы исследователей опубликовали в Nature и Nature Astronomy две работы, изучение одного и того же события проводилось учеными независимо друг от друга. В центре внимания оказались наблюдения объекта AT2022cmc, демонстрирующего высвобождение значительного количества энергии за короткий промежуток времени. Более детальные исследования выявили, что это явление связано со струей, выбрасываемой из окрестностей черной дыры, однако эта струя обладает аномальными характеристиками, касающимися скорости и магнитного поля.
Звезды нередко приближаются к черным дырам настолько, что их гравитационное поле (так называемые приливные силы) приводит к их разрушению. Этот процесс сопряжен с тем, что вещество звезды попадает в аккреционный диск – структуру в виде кольца, состоящую из материи, сильно разогретой из-за столкновений, и образующуюся вокруг черной дыры, поглощающей звездный материал.
Когда в единицу времени аккрецирует значительное количество вещества, нагрев аккреционного диска может быть очень интенсивным. Вещество в диске переходит в состояние плазмы, и часть его выбрасывается в стороны от черной дыры в виде струй, известных как джеты. В наиболее мощных случаях скорость движения вещества в струе может достигать сотен тысяч километров в секунду и приблизиться к скорости света. Такие струи принято называть «релятивистскими».
Обычно из черных дыр исходят две струи: одна направлена вниз, а другая — вверх. Их появление связано с тем, что часть плазмы, вращающейся вокруг черной дыры в аккреционном диске, увлекается вдоль линий магнитного поля. Чтобы увидеть струи, необходимо, чтобы планета (или звездная система) оказалась в необычном стечении обстоятельств и попала под воздействие такого объекта. На текущий момент количество наблюдений релятивистских струй невелико, и механизмы их формирования остаются не до конца понятными.
Наблюдения, проведенные с использованием телескопов, работающих в различных диапазонах, показали, что Солнечная система оказалась на траектории одной из струй, исходящих от объекта AT2022cmc. Этот объект находится на огромном расстоянии от Земли: свет от него шел к нашей планете около восьми миллиардов лет. Само событие, породившее этот объект, произошло через 4,7 миллиарда лет после Большого взрыва.
В связи с постоянным расширением Вселенной, нынешняя оценка расстояния до самой черной дыры и звезды, подвергающейся ее воздействию, составляет не менее 12,4 миллиарда световых лет. По мнению ученых, причиной произошедшего стало разрушение черной дырой звезды, масса которой сопоставима с солнечной.
Плазменные струи, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, наблюдаются в окрестностях черных дыр нечасто. Однако в данном случае наблюдения выявили особенности, которые ранее не были зарегистрированы: несмотря на чрезвычайно высокие скорости истечения плазменных струй, признаки мощного магнитного поля вблизи горизонта событий не обнаружено.
Представленные данные не согласуются с общепринятыми теоретическими представлениями о формировании релятивистских струй. Ранее предполагалось, что для создания струй с высокой энергией необходимо мощное магнитное поле черной дыры, поскольку именно оно направляет часть плазмы из аккреционного диска вблизи горизонта событий. Однако, в данном случае, наблюдаются струи с высокими энергетическими параметрами, в то время как магнитное поле представляется недостаточным для объяснения их возникновения.
Ученые подтверждают наличие этого несоответствия. Вероятно, теперь специалистам потребуется создание альтернативных моделей, объясняющих возникновение подобных аномалий.