Потребление черных дыр происходит быстрее, чем считалось ранее

Вселенная полна чудес, и среди них модели питания сверхмассивных черных дыр претерпевают изменения в парадигме. Вопреки прежним представлениям о том, что эти космические гиганты потребляют пищу медленно, последние моделирования показывают, что они едят гораздо быстрее.

Новаторское исследование Северо-Западного университета «Сопловые удары, разрывы диска и стримеры приводят к быстрой аккреции в 3D GRMHD моделировании искривленных тонких дисков», опубликованное в The Astrophysical Journal, бросает вызов прежним теориям.

Трехмерное моделирование с высоким разрешением показывает, что вращающиеся черные дыры искажают пространство-время, что приводит к распаду питающего их газового водоворота, называемого аккреционным диском. Черные дыры поглощают внутренний диск, а затем в него устремляются обломки внешнего диска, заполняя образовавшуюся брешь. Этот цикл «поедание — пополнение» происходит быстро, что опровергает предыдущие оценки, составлявшие сотни лет.

Квазары: Яркие тайны космоса

Новые результаты могут раскрыть неустойчивое поведение квазаров — светящихся объектов, которые то загораются, то таинственно исчезают. Как отмечает Ник Кааз из Северо-Западного университета, квазары, особенно те, которые имеют меняющийся вид, сильно отклоняются по яркости за короткое время. Это не согласуется с классической теорией аккреционного диска, но новое моделирование может дать этому объяснение.

Исторически сложилось так, что исследователи считали аккреционные диски упорядоченными, движущимися в соответствии с вращением черной дыры. Сейчас это предположение опровергается. «Изменение выравнивания кардинально меняет картину», — утверждает Кааз.

Для проведения моделирования с высоким разрешением был задействован один из самых мощных в мире суперкомпьютеров Summit, расположенный в Ок-Риджской национальной лаборатории. Детальная модель включала в себя газодинамику, магнитные поля и общую теорию относительности.

Черные дыры оказывают настолько сильное гравитационное воздействие, что увлекают за собой пространство-время. В результате весь диск колеблется, как гироскоп, что приводит к столкновениям и ярким ударам, выталкивающим вещество в сторону черной дыры.

Цикл потребления

Вращение черной дыры приводит к интенсивному взаимодействию между внутренним и внешним субдисками. По мере того как черная дыра питается внутренним диском, гравитация вытягивает газ из внешних областей, чтобы заполнить внутреннюю пустоту, инициируя быстрый цикл «поедание-пополнение».

Циклы могут пролить свет на квазары с «меняющимся видом». Эти объекты излучают колоссальное количество энергии и демонстрируют колебания яркости в течение коротких периодов времени. Традиционные теории не могут объяснить эти колебания, но новые результаты дают потенциальный ответ.

Понимание процесса питания черных дыр может дать ответы и на другие вопросы об этих загадочных образованиях. «Знание этого позволит определить, насколько яркой она будет при наблюдении в телескопы», — заключает Кааз.