Танец шестерёнок: почему одни чёрные дыры дуют ветрами, а другие стреляют джетами ✛

Оригинал: "Winds Versus Jets in Active Galactic Nuclei"

· David Garofalo, Chandra B. Singh, Atticus Magerko, Marco Botello, Sophia Soto, Max North

arXiv:2607.22418v1 · 2026-07-24 · CC BY 4.0 · 2 мин

Астрономы выяснили, что судьба падающего газа — стать сверхбыстрым ветром или релятивистским джетом — зависит не только от массы и спина чёрной дыры, но и от того, в какую сторону крутится аккреционный диск относительно неё.

Самый быстрый ветер во Вселенной несётся со скоростью 0,58 скорости света. Расстояние от Земли до Луны он покрывает за две секунды. Этот ветер — не струя из джета, а широкий поток газа, вырывающийся из центра галактики. Не все чёрные дыры работают одинаково: одни порождают такие ураганы, а другие — узкие плазменные лучи. Ответ напоминает зацепление шестерёнок.

Астрономы собрали данные о 62 активных ядрах: радио-громкие квазары, радио-тихие квазары и сейфертовские галактики. С помощью спектроскопии высокого разрешения измерили скорости истечения газа и массы чёрных дыр. Результат удивил. Вопреки ожиданиям, связь между массой и скоростью не нашлась. Зато проявилась другая закономерность: самые быстрые ветры — до 0,58 c — дуют исключительно в радио-тихих системах, лишённых джетов. В радио-громких ветры умереннее, а иногда и те и другие сосуществуют.

Рекордсмен — квазар SDSS J1029+2623 — выбрасывает газ со скоростью 174 000 км/с. Это 58% скорости света.

Всё решает направление вращения. Две шестерёнки. Одна — сама чёрная дыра, закрученная, как волчок, и описанная Роем Керром. Вторая — аккреционный диск из газа. Если они крутятся в одну сторону, диск подходит почти вплотную к горизонту — на расстояние всего 1,24 гравитационного радиуса. Гравитационная энергия выделяется с эффективностью до 30% (почти треть массы!) и разгоняет мощный радиационный ветер. Джет в таких условиях подавляется. Если же диск вращается навстречу, зацепления не происходит. Диск останавливается далеко — около 9 гравитационных радиусов. Эффективность падает до 5–6%, ветры слабеют, и хватает магнитного потока для запуска узкого луча.

Такая модель объясняет и странности эллиптических галактик — продуктов слияний. Там иногда встречаются квазары с одновременными ветрами и джетами. Вероятно, это галактики, пережившие короткий эпизод встречного вращения. Магнитное поле успело скрутиться в джет, но затем диск развернулся, и основным стал ветер.

Тот сверхбыстрый ветер, что домчит до Луны за две секунды, рождён идеальным совпадением направлений. Чёрная дыра и её диск крутятся как две шестерёнки, вошедшие в зацепление — и выплёвывают газ так, будто гигантский вентилятор сорвали с оси.

Весь граф →

Самый быстрый известный ветер — у квазара SDSS J1029+2623 — несётся со скоростью 0,58c, преодолевая расстояние от Земли до Луны за две секунды.

r_{\text{ISCO}} = r_g \left[3 + Z_2 \mp \sqrt{(3-Z_1)(3+Z_1+2Z_2)}\right], \quad Z_1 = 1 + (1-a^2)^{1/3}[(1+a)^{1/3}+(1-a)^{1/3}], \quad Z_2 = \sqrt{3a^2+Z_1^2}

يحدد المدار الأقرب إلى الثقب الأسود حيث يمكن للقرص أن يدور باستقرار. تؤخذ إشارة الناقص عندما يدور القرص في نفس اتجاه الثقب الأسود؛ والموجب عندما يدور في الاتجاه المعاكس.

Учёные

Stephen Hawking Jacob Bekenstein John Archibald Wheeler Roger Penrose Margaret Burbidge Maarten Schmidt

Понятия

ветер аккреционного диска ветер чёрной дыры релятивистские джеты микроквазар галактические ветры блазар изменение активности активных ядер галактик радиогромкий квазар сейфертовская галактика активная галактика отдача чёрной дыры джет ветры протопланетных дисков отношение масс квазар затменное активное галактическое ядро рентгеновская двойная красные точки активных галактических ядер скорость вращения тор

Я автор

Танец шестерёнок: почему одни чёрные дыры дуют ветрами, а другие стреляют джетами ✛