Міжнародна команда астрономів, очолювана Університетом Саутгемптона, використовувала сучасні камери для створення фільму з високою частотою зміни кадрів зростаючої системи чорної діри з таким рівнем деталізації, якого ніколи не було раніше. У процесі створення вони виявили нові ключі до розуміння безпосереднього оточення цих загадкових об'єктів.
Чорні діри можуть «харчуватися» найближчою зіркою і створювати великі акреційні диски із зоряного матеріалу. Вплив сильної гравітації чорної діри та власного магнітного поля матеріалу може призвести до швидкої зміни рівнів випромінювання, випромінюваного системою в цілому.
Це випромінювання було виявлено у видимому світлі приладом HiPERCAM на Gran Telescopio Canarias (Лас-Пальмас, Канарські острови) і в рентгенівських променях обсерваторією NICER на борту Міжнародної космічної станції.
Досліджувана система чорних дір називається MAXI J1820 + 070 і була вперше виявлена на початку 2018 року. Вона знаходиться всього в 10 000 світлових років від нас, у нашому Чумацькому Шляху. Її маса близько 7 сонячних мас, і вона займає дуже невеликий простір.
Досліджувати такі системи зазвичай дуже складно, оскільки величезні відстані роблять їх занадто слабкими і занадто маленькими, щоб їх можна було побачити - навіть використовуючи телескоп Event Horizon, який недавно зробив знімок чорної діри в центрі галактики M87. Однак прилади HiPERCAM і NICER дозволяють дослідникам записувати «фільми» із мінливим світлом системи зі швидкістю понад триста кадрів на секунду, фіксуючи сильні «потріскування» і «спалахи» видимого і рентгенівського світла.
Джон Пейс, аспірант Університету Саутгемптона і Міжуніверситетського центру астрономії та астрофізики в Індії, був провідним автором дослідження, що представляє ці результати, а також художником, який створив фільм. Він пояснив роботу наступним чином: "Фільм був зроблений з використанням реальних даних, але уповільнений до 1/10 фактичної швидкості, щоб людське око могло розрізнити найшвидші спалахи. Ми можемо бачити, що матеріал навколо чорної діри настільки яскравий, що затьмарює зірку, яку вона пожирає, а найшвидші спалахи тривають всього кілька мілісекунд, але за яскравістю вони в сотні разів перевершують Сонце ".
Дослідники також виявили, що провали в рівнях рентгенівського випромінювання супроводжуються збільшенням видимого світла (і навпаки). І було виявлено, що найшвидші спалахи у видимому світлі з'являються через долі секунди після рентгенівських променів. Такі картини опосередковано показують наявність плазми, надзвичайно гарячого матеріалу, в якому електрони відірвані від атомів, у структурах, що знаходяться глибоко в обіймах гравітації чорної діри.
Таке явище було помічено не вперше; різниця в частки секунди між рентгенівським і візуальним світлом спостерігалася в двох інших системах, що містять чорні діри, але ніколи не спостерігалася на такому рівні деталізації.
"Той факт, що ми тепер бачимо це в трьох системах, посилює ідею про те, що це об'єднуюча характеристика таких зростаючих чорних дір. Якщо це правда, це повинно говорити нам щось фундаментальне про те, як працюють потоки плазми навколо чорних дір ". - кажуть дослідники.