Черная дыра, «лежащая на боку», бросает вызов современным моделям. Астроном составил новую карту северного неба

Исследователи нашли, что ось вращения черной дыры, входящей в состав двойной системы, наклонена под углом более чем 40 градусов по отношению к оси орбиты звезды. Эти находки бросают вызов современным теоретическим моделям формирования черных дыр.

Эти наблюдения, проведенные исследователями из обсерватории Туорла, Финляндия, представляют собой первые надежные измерения, демонстрирующие большую разницу между наклонами оси вращения черной дыры и оси орбиты двойной системы. Эта разница, измеренная авторами работы для двойной системы MAXI J1820+070, составила более 40 градусов.

Часто ось вращения центрального массивного тела оказывается ориентирована в одном направлении с осью вращения спутников этого тела. Это выполняется в случае Солнечной системы – планеты обращаются вокруг Солнца в одной плоскости, которая почти совпадает с экваториальной плоскостью Солнца. Наклон оси вращения Солнца по отношению к оси орбиты Земли составляет всего лишь 7 градусов.

«В случае экзотических космических объектов, таких как рентгеновские двойные, включающие черные дыры, не стоит ожидать сонаправленности осей. Черные дыры в таких системах формировались в результате космического катаклизма – коллапса массивной звезды. Теперь мы видим, как черная дыра перетягивает материю с лежащей рядом менее массивной звезды-компаньона, обращающейся вокруг нее. Мы видим яркое оптическое и рентгеновское излучение, словно «последний вздох» падающего на черную дыру материала, а также радиоизлучение - со стороны релятивистских джетов, испускаемых системой», - сказал Юрий Поутанен, профессор астрономии Университета Турку, Финляндия, и главный автор этой новой публикации.

Проследив эти джеты, исследователи смогли точно определить направление оси вращения черной дыры. Поскольку количество газа, падающего со звезды-компаньона на черную дыру, стало снижаться, яркость системы упала, и большая часть света теперь излучалась звездой-компаньоном. В этих условиях авторы смогли измерить наклон орбиты, используя спектроскопические методы, и она оказалась почти сонаправлена с выбросами.

«Чтобы определить трехмерное положение орбиты, необходимо знать позиционный угол системы на небе, то есть то, как система повернута по отношению к Северу на небе. Этот угол нам удалось измерить при помощи поляриметрических методов», - сказал Поутанен.

Эти результаты могут привести к пересмотру современных моделей формирования и эволюции двойных систем такого типа, поскольку обычно в сценариях эволюции таких систем не допускается большой угол между осями собственного вращения черной дыры и орбитального движения звезды-компаньона, подчеркнули авторы.
Работа опубликована в журнале Science.

Тем временем, астроном из Даремского университета, Великобритания, совместно с международной командой ученых нанес на карту более четверти северного неба, используя панъевропейский радиотелескоп Low Frequency Array (LOFAR).

Эта карта представляет собой невероятно подробный снимок неба в радиодиапазоне, содержащий более 4,4 миллиона объектов и рисующий очень динамичную картину нашей Вселенной. Эти данные впервые появились в открытом доступе.

Большая часть этих объектов находятся на расстояниях в миллиарды световых лет от нас и представляют собой либо галактики, содержащие массивные черные дыры, либо стремительно растущие новые звезды. Более редкие объекты включают сталкивающиеся группы далеких галактик и сверкающие звезды Млечного пути.

Для создания этой карты ученые применили современные алгоритмы обработки данных на высокопроизводительных компьютерах по всей Европе, чтобы обработать данные 3500 часов наблюдений, занимающие 8 петабайт дискового пространства – что эквивалентно памяти примерно 20 000 ноутбуков.

Этот релиз данных, являющийся на настоящее время крупнейшим релизом данных обзора неба LOFAR Two-metre Sky Survey, представляет примерно один миллион объектов, которые никогда прежде не наблюдались при помощи любого телескопа, и почти четыре миллиона объектов, впервые открытых в радиодиапазоне.

Главный автор исследования астроном Тимоти Шимвелл (Timothy Shimwell) из Лейденского университета, Нидерланды, сказал: «Это удивительный проект! Каждый раз, когда мы создаем карту, на наших экранах мы делаем новые открытия, наблюдая объекты, которые никогда еще никто кроме нас не видел. Исследование неизвестных процессов, сопровождающихся свечением в высокоэнергетической части радиовселенной, представляет собой невероятный опыт, и наша команда очень рада, что теперь эти карты станут доступны широкой общественности».

Эти данные представляют большой шаг вперед в астрофизике и могут быть использованы для поисков различных сигналов, начиная от света, идущего со стороны близлежащих планет или галактик, и вплоть до тусклых структур, расположенных в отдаленной части Вселенной.
Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.