Juodoji skylė dažnai įsivaizduojama kaip kosminis dulkių siurblys: įtraukia, praryja ir nieko negrąžina. Tačiau toks vaizdinys – patogus, bet gerokai per siauras. Kai kurios juodosios skylės geba ne tik ryti medžiagą, bet ir išmesti į kosmosą milžiniškas medžiagos bei energijos sroves. Dabar mokslininkams pirmą kartą pavyko tiesiogiau įvertinti momentinę tokių džiautų galią gerai žinomoje sistemoje Cygnus X-1. Rezultatas įspūdingas: energija prilygsta maždaug 10 tūkst. Saulės spinduliuotės galiai, o srautų greitis siekia apie pusę šviesos greičio.
Svarbiausia, kad tai – ne dar viena efektinga iliustracija ar teorinė prielaida. Ilgą laiką džiautų galia iš panašių sistemų buvo vertinama tik labai apytiksliai, kartais remiantis tūkstančių metų laikotarpį apimančiais vidurkiais. Šį kartą tyrėjai pasitelkė 18 metų didelės skiriamosios gebos radijo stebėjimų duomenis ir galėjo gerokai tiksliau nustatyti momentinę šių srautų „jėgą“. Skirtumas panašus į bandymą spręsti apie vėjo stiprumą pagal šimtmečiais išlankstytus medžius ir galimybę jį pamatuoti būtent tuo momentu, kai jis traukia burę.
Toks matavimas reikšmingas ne vien Cygnus X-1 atvejui. Juodųjų skylių džiautai yra vienas mechanizmų, leidžiančių joms veikti aplinką: šildyti dujas, maišyti medžiagą, o didesniu mastu – daryti įtaką net galaktikų evoliucijai. Kai džiautų galią galima patikimai išmatuoti, astronomija mažiau spėlioja iš pasekmių ir tiksliau skaičiuoja, kaip atrodo tokių sistemų energijos biudžetas.
Juodoji skylė, kuri ne tik praryja, bet ir išmeta
Cygnus X-1 yra vienas klasikiškiausių didelės energijos astronomijos objektų. Jis yra maždaug 7200 šviesmečių atstumu nuo Žemės ir sudaro sistemą su masyvia mėlyna supermilžine žvaigžde. Be to, ši juodoji skylė buvo pirmoji, kurios egzistavimas buvo patikimai patvirtintas astronominiais stebėjimais. Tad kalbama ne apie egzotišką naujoką, o apie seną ir gerai pažįstamą objektą, kuris po dešimtmečių tyrimų atskleidė tai, ko anksčiau nepavyko „ištraukti“ iš duomenų.
Medžiaga iš žvaigždės kompanionės krenta juodosios skylės link ir sudaro įkaitusį akrecinį diską. Tokiomis sąlygomis stiprūs magnetiniai laukai gali dalį medžiagos „suorganizuoti“ į du priešingomis kryptimis nukreiptus džiautus, išmetamus virš ir po disku. Būtent jie tapo naujojo tyrimo centru. Šie srautai nebūtinai atrodo taip įspūdingai, kaip kino filmuose, tačiau jų poveikis kur kas įdomesnis: jie perneša milžiniškus energijos kiekius tolyn nuo pačios juodosios skylės.
Cygnus X-1 atveju džiautai nesklinda idealia „tuščia“ erdve. Juos veikia stiprus žvaigždinis vėjas, pučiantis nuo kompanionės žvaigždės. Šis efektas, pasirodo, tapo itin naudingas: džiautai ima linkti ir tarsi „šokti“, o pagal to linkimo mastą galima apskaičiuoti jų realią galią. Principas paprastas ir elegantiškas: jei žinai šoninio „vėjo“ poveikį ir matai, kiek jis nukreipia srautą, gali tiksliau įvertinti, kokia galinga yra pati srovė.
Pirmas toks matavimas ir skaičiai, kurie verčia suklusti
Tyrėjai apskaičiavo, kad momentinė Cygnus X-1 džiautų galia prilygsta maždaug 10 tūkst. Saulės galiai. Džiautų greitis siekia apie 540 mln. km per valandą, tai yra maždaug pusę šviesos greičio. Tai – ne subtilus kosminis „gūsis“, o veikiau milžiniškas natūralus dalelių greitintuvas, veikiantis be pertraukų.
Ne mažiau intriguoja ir kitas rezultatas: apie 10 proc. į juodąją skylę krentančios medžiagos energijos yra išnešama būtent per džiautus. Tai daug. Intuityviai juodoji skylė atrodo kaip visiškai „godus“ objektas, tačiau paaiškėja, kad dalis šio kosminio „maisto“ grįžta atgal į aplinką itin energingų srautų pavidalu.
Dėl to šis pasiekimas svarbus ir platesniame kontekste. Jei tokį matavimą pavyksta atlikti žvaigždinėje sistemoje, galima geriau kalibruoti modelius, taikomus ir gerokai didesnėms juodosioms skylėms galaktikų centruose. Ten džiautai gali veikti ne vieną kaimyninę žvaigždę, o didžiulius dujų kiekius ir net turėti įtakos žvaigždžių formavimosi tempui.
„Šokantys“ džiautai pasirodė vertingesni už idealiai tiesius
Dažnai astronomai svajoja apie kuo „švaresnius“ ir paprasčiau modeliuojamus objektus. Tačiau šiuo atveju būtent trikdymas tapo privalumu: jei žvaigždinis vėjas nebūtų lenkęs džiautų, tiesioginis galios įvertinimas būtų buvęs daug sudėtingesnis. Kitaip tariant, chaosas tapo matavimo įrankiu.
Ne mažiau svarbus ir laiko veiksnys. Čia kalbama ne apie vienos nakties stebėjimą ar atsitiktinai užfiksuotą blyksnį, o apie 18 metų aukštos raiškos radijo duomenis, surinktus labai tiksliais stebėjimais. Astronomijoje vertingiausi atradimai neretai gimsta būtent taip – iš ilgo, kantraus darbo, kai vaizdas sudedamas iš daugybės stebėjimų ir laikotarpių.
Ši istorija taip pat primena, kad juodosios skylės nėra vien bauginanti metafora. Įdomiausios jos tampa tada, kai virsta laboratorija ekstremaliai fizikai. Cygnus X-1 čia svarbi ne dėl to, kad „praryja viską“, o dėl to, kad leidžia tiksliau suprasti, kaip veikia medžiagos srautai ir elektromagnetiniai procesai sąlygomis, kurių Žemėje atkartoti neįmanoma.
Šaltinis: „IFL Science“
Leave a Reply