Система Cygnus X-1 остается одной из самых изученных черных дыр в астрофизике. Новые наблюдения уточнили, как ведут себя выбросы вещества в области аккреционного диска.

Источник изображения: Международный центр исследований в области радиоастрономии (ICRAR)

Cygnus X-1 относится к черным дырам звездной массы и находится примерно в 7000 световых лет от Земли. Ее масса превышает солнечную примерно в 21 раз. Объект входит в двойную систему с голубым сверхгигантом HDE 226868.

Cygnus X-1 постоянно забирает внешние слои своей звезды-партнера HDE 226868. Звездные ветры от голубого сверхгиганта также заставляют энергетические струи черной дыры искривляться, отталкиваясь от звезды. (Источник изображения: Международный центр исследований в области радиоастрономии (ICRAR))

Черная дыра и звезда вращаются вокруг общего центра масс, совершая оборот за 5,6 дня. Расстояние между ними составляет около 0,2 астрономической единицы, то есть примерно пятую часть расстояния между Землей и Солнцем. Такое положение приводит к активному обмену веществом между объектами.

Cygnus X-1 отрывает внешние слои звезды-компаньона. Падающее вещество формирует аккреционный диск — вращающееся горячее кольцо, которое излучает в рентгеновском диапазоне. Из этой области выходят два противоположных потока плазмы.

Из-за особенностей вращения чёрной дыры вокруг её звезды-партнера, HDE 226868, кажется, что струи воздуха в Cygnus X-1 словно танцуют из стороны в сторону.(Источник изображения: Международный центр исследований в области радиоастрономии (ICRAR))

В исходных наблюдениях отмечалось явление, которое ученые описали как «танцующие струи». Потоки не сохраняют фиксированную траекторию. Они колеблются под влиянием излучения звезды и орбитального движения системы. Радиоастрономы использовали объединенные данные нескольких радиотелескопов, чтобы восстановить форму и движение этих потоков. Такой подход позволил проследить их структуру с высокой точностью.

Эта анимация показывает, как двигались энергетические струи относительно черной дыры (центра оси) и ее звезды-компаньона (вращающейся в красном кольце), что позволило исследователям точно измерить ее энергетический выход.(Источник изображения: Международный центр исследований в области радиоастрономии (ICRAR))

Скорость выбросов достигает примерно 540 миллионов километров в час, что соответствует около половины скорости света. Энергия струй сопоставима с излучением примерно 10 тысяч солнц.

Около 10% энергии падающего вещества уходит в формирование этих потоков. Потоки сохраняют сложную динамику и продолжают демонстрировать колебания, связанные с движением системы.