Ученые впервые зафиксировали в космосе сверхсветовую скорость (видео)

Космический рентгеновский телескоп «Чандра» смог отследить движение плазмы в релятивистских джетах, за создание которых ответственна черная дыра, в двойной системе MAXI J1820+070. Оказалось, что кажущаяся скорость одного из джетов в полтора раза больше скорости света — это объясняется тем, что плазма в нем движется в направлении земного наблюдателя. Полученные данные позволяют понять, как подобные струи формируются и взаимодействуют с межзвездной средой. Препринт работы опубликован на портале arXiv.org, кратко о ней рассказывается на сайте обсерватории.

Астрофизические струйные течения, такие как джеты или биполярные оттоки, наблюдаются в самых разных объектах, таких как рентгеновские двойные, катаклизмические переменные, молодые звездные объекты или активные галактические ядра. Формирование и эволюция подобных течений, а также их связь с процессами аккреции до сих пор плохо изучены, в частности, интересно то, как струи взаимодействуют с межзвездной средой.

Система MAXI J1820+070 (или ASASSN-18ey) была обнаружена в оптическом диапазоне 6 марта 2018 года в рамках наземного обзора ASAS-SN, а через пять дней ее увидел в рентгеновском диапазоне телескоп MAXI (Monitor of All-sky X-ray Image), установленный на МКС. Она представляет собой рентгеновскую двойную систему, расположенную на расстоянии около десяти тысяч световых лет от Земли и содержащую черную дыру, с массой около восьми масс Солнца, и обычную звезду, с массой около половины массы Солнца. Дальнейшие наблюдения, в том числе и в радиодиапазоне при помощи систем VLA и MeerKAT, показали, что черная дыра находится в активном состоянии, окружена аккреционным диском и генерирует джеты, а в июле 2018 года и августе 2019 года в системе были зарегистрированы две вспышки излучения.

Группа астрономов во главе с Матильдой Эспинассе (Mathilde Espinasse) из Парижского университета опубликовала результаты анализа данных наблюдений за MAXI J1820+070 при помощи космического телескопа «Чандра» в период с ноября 2018 года по май 2019 года. Ученых интересовали свойства джетов и следы их взаимодействия с окружающей средой.

Данные, собранные «Чандрой», позволили увидеть движение плазмы в двух релятивистских джетах, которые сталкивались с окружающей средой, что приводило к их постепенному замедлению. В ходе этих столкновений образовывались ударные волны, ответственные за ускорение электронов до энергий более десяти тераэлектронвольт. Скорость северного джета относительно земного наблюдателя оценивается в 0,61 скорости света, а южного — в 1,59 скорости света. Подобная иллюзия сверхсветового движения объясняется тем, что плазма в южном джете движется в направлении наблюдателя, а в северном — от него. Фактическая скорость движения плазмы в обеих джетах оценивается более чем в 0,8 скорости света. При этом отмечается, что минимальная внутренняя энергия, запасенная в джетах, на несколько порядков больше, чем энергия, выделившаяся в ходе вспышки в радиодиапазоне, замеченной в 2018 году. Это говорит о том, что большая часть энергии, которую переносят частицы в джетах, не преобразуется в излучение, а выделяется при взаимодействии с окружающей средой. Ожидается, что новые наблюдения за MAXI J1820+070 позволят лучше разобраться в дальнейшей эволюции джетов.