Проанализировав 18-летний массив данных, учёные впервые экспериментально зафиксировали, как звёздный ветер искривляет релятивистские джеты знаменитой системы Лебедь X-1. Это позволило вычислить «КПД» чёрной дыры с беспрецедентной точностью
Чёрные дыры являются главными «двигателями» Вселенной, выбрасывая колоссальные потоки энергии, которые определяют облик целых галактик. Однако до сих пор учёные не могли точно измерить их мгновенную мощность, опираясь лишь на усреднённые оценки за миллионы лет.
Исследование системы Лебедь X-1 (Cygnus X-1) — массивной двойной системы, состоящей из чёрной дыры массой 21 солнечных и голубого сверхгиганта, — позволило преодолеть этот разрыв. Группа радиоастрономов и теоретиков использовала струю плазмы, вылетающую из чёрной дыры, как гигантский «флюгер», реагирующий на давление звёздного ветра компаньона.
Так, астрофизикам впервые удалось подтвердить коэффициент эффективности превращения падающей материи в кинетическую энергию выброса. Ранее это значение было лишь теоретическим допущением, на котором строились глобальные космологические симуляции развития Вселенной. Теперь, благодаря обнаруженному изгибу джета, учёные получили твёрдое эмпирическое доказательство: чёрные дыры действительно возвращают около 10% энергии аккреции обратно в космос, тем самым управляя процессом рождения звёзд в своих галактиках через механизм кинетической обратной связи.
Технический успех стал возможен благодаря титанической работе с архивами радиоинтерферометрии (VLBI) за последние два десятилетия. Чтобы «разглядеть» винтовую структуру джета и его отклонение под ударами звёздного ветра, авторы применили метод стекинга — суммирования тысяч изображений. Это позволило не только зафиксировать основной выброс, но и восстановить крайне тусклый «удаляющийся» джет, яркость которого подавлена из-за эффектов теории относительности. Анализ показал, что струя плазмы движется со скоростью до 76% от скорости света, сохраняя при этом удивительную стабильность.
Кроме того, работа поставила точку в остром научном споре о геометрии системы. Недавние данные рентгеновских миссий (таких как IXPE) указывали на то, что ось вращения чёрной дыры сильно наклонена относительно её орбиты (до 30°). Однако анализ изгиба джетов доказал: перекос системы не превышает 8,2°. Это подтверждает классический сценарий формирования объекта: чёрная дыра в системе Лебедь X-1 родилась в результате прямого коллапса массивной звезды без катастрофического взрыва сверхновой, который мог бы «подтолкнуть» её и наклонить ось.
Исследование превращает Cygnus X-1 в эталонный объект для всей релятивистской астрофизики. Полученные параметры мощности и скорости теперь будут использоваться для калибровки моделей чёрных дыр любых масштабов — от скромных объектов звёздных масс до сверхмассивных гигантов в центрах далёких галактик.
Работа международной группы учёных не просто уточнила характеристики одного объекта, но и предоставила надёжный «инструмент» для понимания того, как гравитация самых плотных тел во Вселенной формирует структуру галактик.
