Schematisk konstnärs intryck av den föränderliga jetorienteringen i V404 Cygni. Varje segment (separerat av klockvisarna) visar strålarna vid olika tidpunkter, orienterade i olika riktningar, vilket kan ses i vår radioavbildning med hög vinkelupplösning. Kredit:ICRAR
Astronomer har upptäckt snabbt svängande jetstrålar som kommer från ett svart hål nästan 8000 ljusår från jorden.
Publicerad idag i tidningen Natur , forskningen visar att jetstrålar från V404 Cygnis svarta hål beter sig på ett sätt som aldrig tidigare skådats på så korta tidsskalor.
Strålarna verkar rotera snabbt med höghastighetsmoln av plasma - potentiellt bara några minuter från varandra - som skjuter ut ur det svarta hålet i olika riktningar.
Huvudförfattare docent James Miller-Jones, från Curtin University-noden vid International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR), nämnda svarta hål är några av de mest extrema objekten i universum.
"Detta är ett av de mest extraordinära svarta hålssystemen jag någonsin har stött på, ", sa docent Miller-Jones.
"Som många svarta hål, den livnär sig på en närliggande stjärna, dra gas bort från stjärnan och bildar en skiva av material som omger det svarta hålet och spiraler mot det under gravitationen.
"Vad som är annorlunda i V404 Cygni är att vi tror att skivan av material och det svarta hålet är felinriktade." Detta verkar få den inre delen av skivan att vingla som en snurra och eld strålar ut i olika riktningar när den ändrar orientering ."
Konstnärsintryck av V404 Cygni sett på nära håll. Det binära stjärnsystemet består av en normal stjärna i omloppsbana med ett svart hål. Material från stjärnan faller mot det svarta hålet och spiralerar inåt i en ansamlingsskiva, med kraftfulla jetstrålar som skjuts upp från de inre regionerna nära det svarta hålet. Kredit:ICRAR
V404 Cygni identifierades först som ett svart hål 1989 när den släppte ut ett stort utbrott av jetstrålar och strålning.
Astronomer som tittade på fotografiska arkivplattor hittade sedan tidigare utbrott i observationer från 1938 och 1956.
Docent Miller-Jones sa att när V404 Cygni upplevde ytterligare ett mycket ljust utbrott 2015, varar i två veckor, teleskop runt om i världen ställde in för att studera vad som pågick.
"Alla hoppade på utbrottet med vilka teleskop de kunde kasta på det, " han sa.
"Så vi har denna fantastiska observationsbevakning."
När docent Miller-Jones och hans team studerade det svarta hålet, de såg dess jets bete sig på ett sätt som aldrig tidigare skådats.
Där jetplan vanligtvis anses skjuta rakt ut från polerna i svarta hål, dessa jets sköt ut i olika riktningar vid olika tidpunkter.
Konstnärens intryck av jetutkastningar i V404 Cygni. Med våra radioteleskop, vi ser enskilda ljusa moln av plasma som har kastats ut från de innersta regionerna, och omdirigeras av den uppblåsta inre ackretionsskivan. Kredit:ICRAR
Och de ändrade riktning mycket snabbt - under inte mer än ett par timmar.
Docent Miller-Jones sa att förändringen i strålarnas rörelse berodde på ackretionsskivan - den roterande materiaskivan runt ett svart hål.
Han sa att V404 Cygnis accretion disk är 10 miljoner kilometer bred, och de inre några tusen kilometerna var uppblåsta och vinglade under det ljusa utbrottet.
"Den inre delen av ackretionsskivan precesserade och drog effektivt runt strålarna med den, ", sa docent Miller-Jones.
"Du kan tänka på det som vinklingen av en snurra när den saktar ner - bara i det här fallet, vinklingen orsakas av Einsteins allmänna relativitetsteori."
Forskningen använde observationer från Very Long Baseline Array, ett radioteleskop i en kontinentsstorlek som består av 10 tallrikar över hela USA, från Jungfruöarna i Karibien till Hawaii.
Medförfattare Alex Tetarenko—en nyligen doktorand. examen från University of Alberta och för närvarande en East Asian Observatory Fellow som arbetar på Hawaii – sa att hastigheten som jetplanen ändrade riktning innebar att forskarna var tvungna att använda en helt annan strategi för de flesta radioobservationer.
Konstnärens intryck av vriden rumtid runt det snurrande svarta hålet. Det svarta hålet är så tätt att det skapar ett brott i själva rymdtidens väv, ses här som den oändligt djupa brunnen i centrum. När det svarta hålet snurrar, den drar med sig rumtiden, vilket ger upphov till vridningen av rumtidsnätet som visas här. Detta leder till precession av den inre uppblåsta ackretionsskivan. Kredit:ICRAR
"Vanligtvis, radioteleskop producerar en enda bild från flera timmars observation, " Hon sa.
"Men de här jetstrålarna förändrades så snabbt att vi på en fyra timmars bild bara såg en oskärpa.
"Det var som att försöka ta en bild av ett vattenfall med en slutartid på en sekund." forskarna producerade 103 individuella bilder, var och en cirka 70 sekunder lång, och sammanfogade dem till en film.
"Det var bara genom att göra detta som vi kunde se dessa förändringar under en mycket kort tidsperiod, " sa Dr Tetarenko.
Studiens medförfattare Dr. Gemma Anderson, som också är baserad på ICRARs Curtin University nod, sa att vinklingen av den inre ackretionsskivan kan hända i andra extrema händelser i universum också.
"Varje gång du får en felinriktning mellan snurran av ett svart hål och materialet som faller in, du förväntar dig att se detta när ett svart hål börjar mata mycket snabbt, " sa Dr. Anderson.
"Det kan inkludera en hel massa andra ljusa, explosiva händelser i universum, som supermassiva svarta hål som matas mycket snabbt eller tidvattenavbrott, när ett svart hål river sönder en stjärna."
