Учёные установили универсальный порог, при котором чёрные дыры начинают формировать струи ионизированного газа. Согласно исследованию, опубликованному в Nature Astronomy, для этого объекту достаточно поглощать вещество со скоростью около 2% от предела Эддингтона. Результат показывает, что механизм образования долговременных струй одинаков для чёрных дыр звёздной массы и сверхмассивных объектов.
Струи возникают из горячей плазмы аккреционного диска и движутся от чёрной дыры почти со скоростью света. Чёрные дыры звёздной массы обычно получают вещество от близкой звезды-компаньона, срывая с неё внешние слои. Чем больше газа удаётся захватить, тем интенсивнее идёт поглощение, однако чрезмерная скорость приводит к сильному нагреву и давлению излучения, которое начинает вытеснять падающее вещество.
Максимальная скорость поглощения получила название предела Эддингтона. Ранее наблюдения показывали, что чёрной дыре звёздной массы не требуется приближаться к этому пределу: струи появляются уже при достижении примерно 2% от него. Именно этим объясняется большое количество таких объектов со струями.
Сверхмассивные чёрные дыры могут получать вещество иначе — разрушая звёзды, которые подходят к ним слишком близко. Это явление называют событием приливного разрушения, или TDE (приливным разрушением звезды). В таких случаях чёрная дыра способна кратковременно поглощать материю даже быстрее предела Эддингтона, создавая мощное рентгеновское излучение и первые струи. При этом струи иногда появляются и у сверхмассивных чёрных дыр без ярких рентгеновских вспышек.
Авторы работы изучили 20 событий приливного разрушения, наблюдая их в радиодиапазоне, видимом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Примерно для половины событий удалось одновременно оценить скорость поглощения вещества и проследить образование струй. В ярких TDE сначала возникала короткая сверхэддингтоновская фаза с быстрым поглощением материи и начальными струями, а через несколько лет формировались вторичные струи.
На этапе появления вторичных струй вещество поступало в чёрную дыру со скоростью около 2% от предела Эддингтона — так же, как в системах с чёрными дырами звёздной массы. Исследование Аделль Дж. Гудвин и Эндрю Маммери, опубликованное в Nature Astronomy, указывает на масштабно-инвариантный характер процесса: если аккреционный диск поглощает материю выше этого порога, струи формируются независимо от размера чёрной дыры.