Джеты многих чёрных дыр удивительно похожи друг на друга

Если когда-то учёные лишь предполагали наличие чёрных дыр во Вселенной, то теперь они уверены в их существовании. Если раньше многие астрофизические явления невозможно было объяснить без помощи чёрных дыр, то теперь эти самые чёрные дыры стали «видеть» в микроскопы.

Если говорить более строго, то самих чёрных дыр как не было видно ранее, так и не видно до сих пор (даже такая разновидность электромагнитного поля, как свет, не выходит оттуда). Зато видно поведение материи (вещества и поля), которое и выдаёт присутствие в исследуемой окрестности чёрной дыры. То есть, если в пространстве Вселенной чёрная дыра изолирована, то, конечно, её крайне трудно обнаружить, а может быть на данном этапе и невозможно. Но обычно возле чёрной дыры рядом имеются соседние объекты, например, звёзды-двойники, которых ещё не постигла участь коллапса и проваливания материи этих звёзд в сингулярную точку. Вот здесь их обнаружение значительно облегчается.

Во Вселенной встречаются в разных её областях чёрные дыры самых разных размеров, но долгоживущими среди них оказываются те из них, которые обладают массой примерно в 10 солнечных масс и более. Иногда встречаются такие гиганты, которые в миллиарды раз массивнее нашего Солнца.

Из недр чёрных дыр ничего не выходит. Почти ничего не выходит. Единственное, что выходит из любой чёрной дыры в чудовищных масштабах – это кванты гравитационного поля – гравитоны. Их работа проявляется здесь на полную, даже запредельную мощность. Однако учёные говорят о том, что кроме гравитации, из чёрных дыр способны выходить и другие формы материи – путём так называемого «испарения», проскакивания частиц через квантовые «тоннели». Но это очень медленный процесс, частицы не спешат покидать поймавших их монстров. Вот почему массивные чёрные дыры живут миллиарды лет. И в то же время мелкие, особенно миниатюрные, если и возникают по каким-либо причинам, то быстро испаряются, не успев толком ничего поглотить. Они быстро исчезают.

Новые исследования показали: чёрные дыры совершенно различных масс, возрастов и мест положения способны выпускать создавать струи (джеты) ионизированного газа, которые ведут себя сходным образом. Кстати, по аккреционным дискам и джетам многие из чёрных дыр себя и выдают.

Как уже говорилось, сила гравитации столь чудовищна, что почти вся материя, включая и фотоны видимого света, втягивается туда, а обратно выйти не может. Но не вся материя скрывается за горизонтом событий бесследно. В том числе и не всё вещество. Часть вещества отталкивается чёрной дырой и ускоряется почти до скорости света, лишь бы частицы вещества не достигли точки невозврата. Такие тонкие, концентрированные пучки (джеты) частиц, которые направлены перпендикулярно плоскости аккреционного диска вокруг чёрной дыры, расходятся в две разные стороны на огромные расстояния от чёрной дыры. Строго говоря, джеты исходят не из самой чёрной дыры, а из зоны её ближайшего окружения.

Родриго Немман с командой учёных из Центра космических полётов Годдарда NASA (Гринбелт, Мэриленд) изучило большое количество таких джетов и обнаружила, что степень конверсии джетов в пучки гамма-фотонов примерно одинакова для всех типов и размеров исследованных чёрных дыр.

Работа опубликована вчера, 13 декабря, в журнале Science (онлайн).