Астрономы с использованием рентгеновского инструмента NASA NICER, установленного на борту Международной космической станции, обнаружили новую закономерность в поведении чёрных дыр, которые не только поглощают материю, но и выбрасывают её наружу в двух взаимозависимых режимах. Это открытие помогает уточнить, как энергетические выбросы от чёрных дыр влияют на процесс звездообразования и эволюцию галактик.
Два режима выбросов: ветры и струи
Чёрные дыры, окружённые диском из падающего на них вещества, могут проявлять активность в виде двух основных типов выбросов:
- космические ветры — потоки горячей плазмы, которые распространяются во все стороны,
- энергетические струи (джеты) — узконаправленные пучки частиц, движущиеся почти со скоростью света.
Ранее считалось, что чёрные дыры способны одновременно генерировать и ветры, и струи, но новые данные NICER показали: производство этих двух типов выбросов взаимно исключает друг друга. Когда активна струя, ветры исчезают, и наоборот — при доминировании ветра струя замолкает. Это поведение исследователи назвали «космическими качелями» (cosmic seesaws).
Как фиксируются выбросы
Исследование базируется на наблюдениях за чёрной дырой в двойной системе 4U 1630−472, где чёрная дыра массой примерно в 10 масс Солнца постоянно захватывает материю от соседней звезды. Падающая материя образует аккреционный диск вокруг чёрной дыры, и именно в этом диске возникает большая часть рентгеновского излучения.
NICER регистрировал изменения рентгеновского излучения в момент, когда система переходила между режимами ветра и джетов. В результате астрономы смогли показать, что одновременное присутствие мощных ветров и джетов не наблюдается, что указывает на конкуренцию между этими двумя формами выбросов за одну и ту же энергию и материю.
Внутреннее «перетягивание каната»
Причина такого поведения, вероятно, кроется в магнитных полях, формирующихся в аккреционном диске около чёрной дыры. Магнитные конфигурации могут определять, как распределяется энергия в системе — на запуск джетов или на разгон ветров. Когда поле настраивается таким образом, что направляет энергию в струю, диск «отключает» ветровой режим, и наоборот.
Исследователи также обнаружили, что общее количество массы и энергии, выводимой из системы, остаётся примерно постоянным вне зависимости от режима выбросов — меняется лишь форма и направление этих выбросов.
Почему это важно для галактик
Выбросы из чёрных дыр играют ключевую роль во многих космических процессах:
- Регуляция звездообразования. Ветер и джеты могут удалять газ из центральных областей галактик, снижая плотность газовых облаков и тем самым замедляя формирование новых звёзд.
- Передача энергии окружающей среде. Эти выбросы нагревают межзвёздную среду и могут влиять на эволюцию газовых облаков в масштабе всей галактики.
- Обращение вещества. Некоторая часть материи, выброшенной из окрестностей чёрной дыры, может возвращаться обратно или распространяться на большие расстояния, изменяя химический состав окружающего пространства.
То есть поведение чёрных дыр не ограничивается «поглощением» звёздной материи; они активно взаимодействуют с галактической средой, влияя на будущее развитие галактик. Переход между режимами выбросов, фиксируемый как «качели», дополняет картину этих сложных взаимодействий.
Что это говорит о чёрных дырах
Ранее модели активных чёрных дыр предполагали, что ветры и джеты могут сосуществовать или переходить один в другой без очевидного прямого ограничения — но новые наблюдения ставят взаимоисключающий механизм в центр внимания. Это значит, что крупномасштабные эффекты чёрной дыры на галактическую среду зависят от магнитных и динамических условий в аккреционном диске, а не только от общей скорости аккреции.
Контекст и перспективы
Результаты исследования опубликованы 5 января 2026 года в журнале Nature Astronomy на основе данных наблюдений, проведённых в течение трёх лет. Помимо интереса для фундаментальной астрофизики, эти данные важны для моделирования влияния чёрных дыр на галактики и на космические структуры в целом.
Одновременно исследования других чёрных дыр, включая сверхмассивные в центрах галактик, показывают разнообразие механизмов воздействия на окружающую среду — от мощных вспышек до выбросов вещества на огромные расстояния.
Выводы
Новое открытие демонстрирует, что чёрные дыры действуют не как однородные «поглотители», а как сложные энергетические системы со способностью переключаться между двумя режимами выбросов. Такая «качельная» динамика — между мощными космическими ветрами и узконаправленными струями — не только отражает сложность процессов у чёрных дыр, но и влияет на окружающее пространство, включая процессы звездообразования и эволюцию галактик.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
