Исследователи из Японии обнаружили закономерности в поведении черных дыр, которые могут служить предвестниками выброса джетов — мощных потоков высокоэнергетических частиц и фотонов, движущихся почти со скоростью света. Результаты работы, опубликованной в The Astrophysical Journal, могут помочь астрономам точнее прогнозировать эти события и своевременно организовывать наблюдения.
Джеты формируются в экстремальной среде вокруг черных дыр, где газ в аккреционном диске разогревается при движении к центру, испуская рентгеновское излучение. До сих пор предсказать точный момент выброса струй было крайне сложно, что затрудняло координацию работы обсерваторий.
Поиск общих закономерностей
Группа ученых под руководством профессора Тосихиро Кавагучи из Университета Тояма и доктора Кадзутаки Ямаоки из Университета Нагоя проанализировала данные четырех двойных систем, состоящих из черной дыры и звезды-компаньона: XTE J1859+226, XTE J1550-564, GX 339-4 и MAXI J1820+070.
Особое внимание уделили внутреннему радиусу аккреционного диска (Rᵢₙ) — расстоянию от центра до ближайшей стабильной круговой орбиты, где вещество может безопасно вращаться. Ученые сопоставили изменения этого радиуса, вариативность рентгеновского излучения и скорость потока газа с временем возникновения радиовспышек, которые сигнализируют о выбросе джетов.
Результаты и прогнозы
Анализ показал общую картину для всех четырех систем: примерно за 1–10 дней до выброса джетов наблюдалось снижение как внутреннего радиуса диска, так и вариативности рентгеновского излучения. При этом скорость потока газа не демонстрировала резких скачков.
Интересно, что в двух системах джеты возникли при скорости потока ниже предела Эддингтона (теоретического порога, при котором давление излучения уравновешивает гравитацию). Это ставит под сомнение существующие модели, согласно которым для выброса джетов необходим высокий поток вещества.
По словам Тосихиро Кавагучи, мониторинг внутреннего радиуса диска подходит для предсказания времени выбросов. Исследователи предлагают создать систему оповещения: когда Rᵢₙ приближается к стабильной орбите, а вариативность излучения падает, астрономы получат окно от нескольких часов до нескольких дней для подготовки наблюдений.
По мнению ученых, такие прогнозы позволят лучше понять физику джетов, которые производят космические лучи и нейтрино, влиявшие в течение долгого времени на эволюцию жизни на Земле.
