Группа исследователей из России, Германии, Финляндии и США проанализировала более 300 квазаров и показала, что джеты меняют свою форму при удалении от черной дыры с параболы на конус. Результаты работы, опубликованные в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, помогут выяснить, как разгоняется вещество в квазарах.

Квазары — одни из самых ярких объектов в космосе. Это сверхмассивные черные дыры, которые притягивают к себе огромное количество газа и пыли. Квазары также являются источниками мощного магнитного поля. Когда его силовые линии вращаются, частицы ускоряются до околосветовых скоростей и могут вылетать из полюсов квазара, образуя джеты. Ранее считалось, что джеты имеют форму конусов. До сих пор исследователи находили лишь несколько исключений из этого правила.

Поддержанная грантом Российского научного фонда международная команда астрофизиков наблюдала за сотнями квазаров в течение двух десятков лет с помощью сети радиотелескопов по миру. В результате исследователи получили изображения более 300 объектов и проанализировали форму их джетов с помощью специального алгоритма. Астрономы обнаружили десять объектов, у которых параболическая форма джетов постепенно превращалась в коническую. Увидеть такое изменение ученые смогли благодаря близкому расположению объектов. Выяснилось, что все десять объектов находятся на расстоянии в сотни миллионов световых лет. Изменение формы выброса произошло на расстоянии в несколько десятков световых лет от черной дыры.

Геометрия джета зависит от внутренних и внешних сил, действующих на квазар, его магнитного поля, плазмы джета и межзвездного газа. Исследователи смогли учесть все это и построить математическую модель, которая описала наблюдаемое в реальности явление. Сверхмассивная черная дыра, которая с помощью своего магнитного поля ускоряет частицы, не может делать это бесконечно. Ранее ученые уже выяснили, что плазма хорошо ускоряется только до определенной скорости, после которой ускорение становится таким медленным, что им можно пренебречь. Именно эта точка остановки ускорения и соответствует месту изменения формы джета.

«Мы наблюдали изменение формы выбросов в паре-тройке галактик и в более ранних исследованиях. Однако до сих пор мы не знали, характерно ли это явление только для нескольких объектов или среди квазаров оно распространено повсеместно. Нам удалось связать этот эффект с внутренними характеристиками струй. Это оказалось лаконичным и естественным объяснением», — рассказывает одна из исследователей, заместитель заведующего лабораторией фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ Елена Нохрина.

Теперь у ученых появилась новая возможность оценить скорость вращения сверхмассивных черных дыр и разобраться в механизме формирования джетов в квазарах.