Группа астрономов, используя данные рентгеновской обсерватории XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), изучила систему 4U 1630-472, расположенную примерно в 26 000 световых годах от Земли. Эта система представляет собой рентгеновскую двойную звезду, состоящую из чёрной дыры звёздной массы (массой в несколько солнечных масс) и звезды, подобной Солнцу.
Сильное гравитационное поле чёрной дыры забирает вещество у соседней звезды. Однако из-за наличия у этого вещества углового момента, оно не падает прямо в чёрную дыру, а образует вращающийся, сплюснутый диск — аккреционный диск. Вещество из этого диска постепенно «падает» на чёрную дыру.
Гравитационное воздействие чёрной дыры создаёт в аккреционном диске мощные приливные силы, вызывающие трение и нагрев вещества до температур около 10 миллионов градусов Цельсия. Это приводит к яркому рентгеновскому излучению.
Яркость излучения системы 4U 1630-472 сильно меняется. В периоды покоя (когда чёрная дыра «не питается») её яркость сравнима с солнечной. Однако примерно каждые два земных года происходит вспышка, увеличивающая яркость системы в 10 000 раз всего за семь дней.
16 февраля 2024 года XRISM наблюдал 4U 1630-472 на спаде одной из таких вспышек. Наблюдения показали, что даже при уменьшении рентгеновского излучения система продолжала выбрасывать вещество со скоростью 32 миллионов километров в час (около 3% скорости света), что в 15 000 раз быстрее максимальной скорости истребителя F-16.
Руководитель проекта, Джон Миллер из Мичиганского университета, отметил, что наблюдения позволили увидеть диапазон скоростей потока газа, недоступный для изучения в случае сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик. «Масштаб времени для наблюдения подобного процесса у чёрной дыры в центре Млечного Пути составил бы сотни миллионов лет», — пояснил Миллер. Изучение меньших чёрных дыр помогает понять, как меняется поток вещества на сверхмассивные чёрные дыры в ходе эволюции галактики.
Учёные ожидали более упорядоченного движения вещества по мере замедления потока. Миллер сравнил это с тем, как разливается вода: «Вы ожидаете большого пролива, если попытаетесь вылить ведро воды в чашку, но не когда выливаете чашку воды в ведро». Однако чёрные дыры, по-видимому, «проливают» вещество в обоих случаях, выбрасывая его вместо прямого поглощения.
Авторы работы планируют продолжить исследования с помощью XRISM, но сокращения бюджета NASA могут поставить под угрозу эти исследования. Миллер подчеркнул важность продолжения работы, поскольку от XRISM зависит работа сотен, а возможно, и тысяч учёных в США.