Астрономи виміряли потужність джетів чорної діри, що "танцюють" завдяки вітрам надмасивної зорі

Вчені встановили, що потужність джетів у Cygnus X-1 (Лебідь X-1) — подвійній системі, що складається з першої підтвердженої чорної діри та надгігантської зорі — дорівнює потужності 10 тисяч Сонць.

Про це повідомляють в Оксфордському університеті, передають OstanniPodii.com.

Для проведення вимірювань дослідники використовували мережу з′єднаних між собою радіотелескопів, розташованих на великій відстані один від одного, щоб спостерігати за джетами чорної діри, які піддаються впливу вітрів зорі під час руху чорної діри по орбіті — подібно до того, як сильні вітри на Землі можуть розганяти струмені води у фонтані.

Знаючи силу вітру та вимірявши, наскільки джети були викривлені, дослідники вперше змогли визначити миттєву потужність джетів: скільки енергії вони несуть у будь-який момент часу.

Крім того, їм вдалося визначити швидкість джетів чорної діри – приблизно половину швидкості світла, або 150 000 км на секунду – ще одне вимірювання, яке десятиліттями ставило виклик перед науковцями.

Дослідження проводилося під керівництвом Інституту радіоастрономії Кертіна (CIRA) та відділення Міжнародного центру досліджень у галузі радіоастрономії (ICRAR) при Університеті Кертіна у співпраці з Оксфордським університетом.

Дослідники змогли провести вимірювання, використовуючи послідовність зображень «джетів, що танцюють» — термін, що використовується для опису схеми руху джетів, коли вони неодноразово відхилялися в різних напрямках під дією потужних вітрів надгігантської зорі, у міру того як зоря та чорна діра рухалися по своїх орбітах.

Вимірювання дозволило вченим зрозуміти, яка частка енергії, що вивільняється матеріалом, який падає до чорних дір, може потрапляти в навколишнє середовище через їхні джети, тим самим впливаючи на це середовище.

«Ключовим висновком цього дослідження є те, що близько 10 відсотків енергії, що вивільняється під час падіння речовини до чорної діри, відводиться джетами. Це те, що вчені зазвичай припускають у великомасштабних моделях Всесвіту, але досі було важко підтвердити спостереженнями», - сказав головний автор дослідження, доктор Стів Прабу (кафедра фізики Оксфордського університету, раніше працював у CIRA).

Для дослідження команда використовувала дані двох основних мереж радіотелескопів: Антенний масив дуже великої бази (VLBA) в США та Європейську мережу VLBI (EVN), які разом діють як єдиний прилад розміром з континент, що дозволило дослідникам отримати зображення джета чорної діри з надзвичайно високою роздільною здатністю. Переосмисливши та проаналізувавши архівні дані за 18 років, вони змогли відстежити, як вигнута форма джета змінюється з часом.

«Кожне спостереження зазвичай тривало від 6 до 12 годин, що давало нам детальні знімки системи в різних точках її орбіти», — додав д-р Прабу. «Поєднавши всі ці спостереження, ми змогли скласти картину «танцювального» руху джета та виміряти його властивості таким чином, який раніше був неможливим. Так ми виявили, що зоряний вітер від зорі-компаньйона є достатньо сильним, щоб викривити джет, і це дало нам унікальну можливість безпосередньо виміряти потужність джета».

У центрах галактик надмасивні чорні діри випускають джети, які випромінюють енергію, плазму та магнітні поля у навколишній простір. Цей процес, відомий як «зворотний зв′язок», відіграє вирішальну роль у регулюванні росту та еволюції галактик. У масштабних моделюваннях Всесвіту вченим раніше потрібно було припускати, наскільки ефективно чорні діри перетворюють на джети енергію, яка надходить до них, часто використовуючи значення близько 10%. Цей новий результат надає перше безпосереднє спостереження цієї ефективності та підтверджує, що загальноприйняте значення є реалістичним.

«Завдяки проєктам радіотелескопів, таким як обсерваторія Square Kilometre Array, що зараз будується у Західній Австралії та Південній Африці, ми сподіваємося виявити джети з чорних дір у мільйонах віддалених галактик, і орієнтир, наданий цим новим виміром, допоможе калібрувати їхню загальну вихідну потужність», - сказав співавтор, професор Джеймс Міллер-Джонс (CIRA та відділення ICRAR у Кертіні).

Серед інших установ-партнерів — Барселонський університет, Університет Вісконсін-Медісон, Університет Летбриджа та Інститут космічних наук.

Стаття «Джет, викривлений зоряним вітром у рентгенівській подвійній системі з чорною дірою Cygnus X-1» була опублікована в журналі Nature Astronomy 16 квітня 2026 року.