Воскресенье , 3 марта 2024

Окончательно раскрыто происхождение светящихся вспышек, освещающих сверхмассивные черные дыры

Окончательно раскрыто происхождение светящихся вспышек, освещающих сверхмассивные черные дыры

В 2021 году ученые телескопа Event Horizon Telescope (EHT) совместно работали над переносом области вокруг M87*. Теперь исследователи из Института Flatiron в Нью-Йорке обнаружили, что разрывы и повторные соединения в этих линиях магнитного поля высвобождают достаточно энергии, чтобы рассеять частицы и вызвать сильные вспышки.

Содержание статьи:

Черные дыры почти всегда являются результатом звездного коллапса. Когда запасы водорода в звезде исчерпываются, ядро звезды разрушается под действием собственной гравитации. В зависимости от массы звезды существует три сценария, при которых ядро превращается в белый карлик, нейтронную звезду или черную дыру.

В 1939 году физик Роберт Оппенгеймер рассчитал, что если масса умирающей звезды более чем в три раза превышает массу Солнца, она превращается в черную дыру и поглощает близлежащую материю, включая свет.

Загадочные мерцания во тьме черных дыр

Центральная точка черной дыры называется сингулярностью. Окружающая материя вращается вокруг черной дыры, поглощая ее и образуя диск из газа и пыли (аккреционный диск). Горизонт событий черной дыры — это нематериальная граница, где скорость излучения достигает скорости света в вакууме. Другими словами, это область, где нет никаких объектов и даже световых лучей. Поэтому черные дыры не видны напрямую. Чтобы увидеть их, необходимо обнаружить сильную область рентгеновского излучения (излучение, испускаемое аккреционным диском).

Астрономы заметили быстрые вспышки γ-лучей (состоящих из фотонов, подобных видимому свету или рентгеновским лучам, но гораздо более энергичных) от активных ядер галактик в виде выбросов очень высокой энергии (>(100 GEV). Временной масштаб извержения составляет 1-3 дня, в течение которых поток энергии увеличивается, а затем система «перезапускается».

Астрономы заметили быстрые извержения γ-лучей (состоящих из фотонов, как видимый свет или рентгеновское излучение, но гораздо более энергичных) из активных галактических ядер в виде выбросов очень высоких энергий (>(100 ГЭВ). Переход показывает временной масштаб 1-3 дня с возрастающим и убывающим потоком энергии, после чего система «выбрасывается».

Читайте также: Первое подтвержденное наблюдение рождения черной дыры или нейтронной звезды

Несколько дней назад ученые из Массачусетского технологического института объявили, что наблюдения за черными дырами или нейтронными звездами подтвердили..

Яркие вспышки в области TEV регулярно наблюдались у сверхмассивной черной дыры M87*. Аналогично, Стрелец А*, черная дыра в центре галактики, показывает интересные ИК и Х ИК явления на коротких временных масштабах вблизи горизонта событий; в 2021 году впервые наблюдалось излучение от черной дыры; в 2022 году черная дыра наблюдалась в области TEV, с яркой вспышкой в области TEV.

Однако, как следует из названия, черные дыры не излучают свет, который должен пройти за горизонт событий черной дыры. Сверхмассивные черные дыры могут образовывать вокруг горизонта событий ряд высокоэнергетических частиц (структуры, называемые коронами). Как объясняет Европейское космическое агентство, «астрономы считают, что корона возникает из газа, который постоянно падает в черную дыру. Там он образует вращающийся диск, подобно воде, вытекающей из ванны. Атомы теряют электроны и образуют намагниченную плазму. Возникает магнитное поле, которое вращается вокруг вращающейся черной дыры. В конце концов, магнитное поле разрушается, и накопленная энергия высвобождается: энергичные электроны производят рентгеновское излучение». До сих пор компьютеры могли моделировать черные дыры со слишком низким разрешением, чтобы визуализировать механизмы, вызывающие эти явления.

Сверхточное моделирование для понимания черных дыр

Липпада и его коллеги, соавторы исследования из Центра вычислительной астрофизики (CCA) при Институте Флэтайрон в Нью-Йорке и Принстонском университете, использовали мощность и вычислительное время трех суперкомпьютеров. Суперкомпьютеры Longhorn в Национальной лаборатории Ридж, Техасского университета в Остине и Плоского института Popeye (расположенного в Калифорнийском университете в Сан-Диего). Разрешение моделирования более чем в 1, 000 раз превышает предыдущее разрешение моделирования.

Такое необычное моделирование дало исследователям беспрецедентную картину механизмов, которые привели к извержению. Центральное место в этом процессе занимает магнитное поле черной дыры. Черные дыры имеют линии магнитного поля, которые простираются от горизонта событий. Они образуют поток энергии и соединяются с порождающим диском. Взаимодействие магнитного поля с материалом диска приводит к тому, что поле сжимается, сплющивается, скручивается и усиливается по мере падения в центр черной дыры.

Окончательно раскрыто происхождение светящихся вспышек, освещающих сверхмассивные черные дыры

Таким образом, если обнаруживаются две линии магнитного поля, направленные в противоположные стороны, они могут быть разорваны, усилены и нарушены. Между точками магнитного поля образуются карманы. Эти карманы заполняются горячей плазмой, которая либо падает в черную дыру, либо улетает в космос почти со скоростью света и сразу же высвобождает большое количество энергии в виде фотонов. Эти фотоны и ответственны за вспышки.

Авторы исследования считают, что наблюдения с недавно запущенного космического телескопа James Webb в сочетании с наблюдениями с наземного телескопа Event Horizon подтвердят, происходят ли процессы, наблюдаемые в новых симуляциях.

Откуда взялись сверхмассивные чёрные дыры? / Загадки астрофизики

Смотрите также

Заражение COVID-19 повышает риск легочной тромбоэмболии в течение 30 дней в 33 раза

Таков вывод нового исследования, проведенного в Швеции с участием более миллиона человек, положительно протестированных на …

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *