|
Черные дыры выбрасывают вещество в виде ветра и струй
|
|
|
|
Астрономы из Уорикского университета обнаружили, что черные дыры не просто поглощают материю — они управляют ею, выбирая, выбрасывать ли ее в космос в виде высокоскоростных струй или уносить с собой сильными ветрами.
|
|
|
|
Часто считается, что все, что притягивается к черной дыре, поглощается ею навсегда. Однако, прежде чем пересечь горизонт событий — конечную точку невозврата, — поступающий материал образует горячий, вращающийся аккреционный диск вокруг черной дыры. Из этого диска обратно в космос выбрасывается на удивление большое количество вещества.
|
|
|
|
Черные дыры выбрасывают вещество из аккреционного диска двумя основными потоками:
|
|
|
|
- Релятивистские струи: узкие сфокусированные пучки плазмы, которые вырываются из полюсов черной дыры почти со скоростью света, приводимые в действие магнитными полями и вращением черной дыры.
|
|
- Рентгеновские ветры: более широкие и медленные потоки высокоионизированного газа, сдуваемые с поверхности аккреционного диска под действием излучения и магнитного давления.
|
|
|
|
Как и почему возникают эти два различных потока и связаны ли они между собой, долгое время было одной из многих загадок астрофизиков.
|
|
|
|
|
|
|
Перетягивание каната в космосе
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, команда исследователей из Университета Уорика, возглавляемая учеными из Университета Уорика, представила первые четкие доказательства того, что эти два типа потоков являются взаимоисключающими. Когда одна из них активна, другая исчезает, показывая, что черные дыры не могут "обладать всем этим".
|
|
|
|
Доктор Цзячэнь Цзян, научный сотрудник Университета Уорика и ведущий автор исследования, сказал: "Мы наблюдаем то, что можно описать как энергетическое перетягивание каната внутри аккреционного потока черной дыры. Когда черная дыра выбрасывает высокоскоростную плазменную струю, рентгеновский ветер стихает, а когда ветер снова усиливается, струя исчезает. Это говорит нам о фундаментальных аспектах того, как черные дыры регулируют выработку энергии и взаимодействуют со своим окружением."
|
|
|
|
Команда ученых сосредоточилась на системе черных дыр 4U 1630-472, масса которой примерно в десять раз превышает массу нашего Солнца и которая регулярно испытывает вспышки, поглощая материал от ближайшей звезды-компаньона.
|
|
|
|
Используя наблюдения с рентгеновского телескопа NICER, установленного на борту Международной космической станции, и южноафриканского радиотелескопа MeerKAT, исследователи наблюдали за черной дырой в течение трех лет. Эти данные показали, что черная дыра никогда не создавала сильных ветров и струй одновременно, однако размер аккреционного диска и количество поступающего материала оставались неизменными.
|
|
|
|
Первый автор, доктор Зуобин Чжан, научный сотрудник физического факультета Оксфордского университета, добавил: "Наши наблюдения дают четкие доказательства того, что двойные системы черных дыр переключаются между мощными струями и энергичными ветрами, никогда не создавая ни того, ни другого одновременно, что подчеркивает сложное взаимодействие и конкуренцию между различными формами истечения из черных дыр".
|
|
|
|
Это колебательное поведение черной дыры наводит на мысль о саморегулирующемся механизме, в котором ветры и реактивные струи конкурируют за получение одинаковой энергии или массы. Примечательно, что было обнаружено, что оба типа оттоков уносят сопоставимые количества массы и энергии, что позволяет предположить, что, хотя форма оттока меняется, общая скорость оттока остается примерно постоянной.
|
|
|
|
Это открытие бросает вызов нескольким давним предположениям о том, как управляются оттоки. Это указывает на то, что переключение между ветрами и струями обусловлено не просто изменением количества материала, которое аккрецирует черная дыра, но может зависеть от конфигурации магнитного поля внутри диска — ключевого фактора, определяющего способ высвобождения энергии.
|
|
|
|
Короче говоря, черные дыры не просто поглощают материю, они управляют ею, решая, выбрасывать ли ее в космос в виде сфокусированной струи или уносить сильными ветрами. Баланс между ветрами и реактивными струями играет жизненно важную роль в регулировании роста черных дыр, формирования звезд в близлежащих регионах и эволюции целых галактик. Эти "космические качели" дают новое представление о том, как эти загадочные объекты формируют Вселенную.
|
|
|
|
Источник
|
