Потрясающие новые изображения показывают, как черные дыры производят невероятно яркие струи длиной в миллионы световых лет, которые можно увидеть на огромных космических расстояниях. Исследователи, стоящие за изображениями, сказали, что изображения были получены с помощью компьютерного моделирования и могли помочь разгадать загадку о том, как формируются струи.
Несмотря на их прозвище, черные дыры не всегда черные. Поскольку черная дыра поглощает объект, газ и пыль вращаются вокруг пасти гравитационного бегемота, и трение может нагревать материал по краям до обжигающих температур. Этот насильственный процесс создает похожие на маяк пучки заряженных частиц, которые движутся наружу со скоростью, близкой к скорости света, испуская излучение, которое может сиять ярче, чем вся галактика.
«Они похожи на лазерные лучи, пронизывающие вселенную и позволяющие нам видеть черные дыры, излучение которых в противном случае было бы слишком тусклым, чтобы их можно было обнаружить», - сказал в интервью Live Science Александр Чеховской, вычислительный астрофизик из Северо-западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс.
Но сложные механизмы, лежащие в основе этих реактивных двигателей, остаются плохо изученными. Потенциальное понимание проблемы происходит из-за того, что материал вокруг черной дыры превращается в плазму, горячее, но диффузно намагниченное состояние вещества. Физики давно подозревали, что извилистые магнитные поля каким-то образом взаимодействуют с искривленной тканью пространства-времени вокруг вращающейся черной дыры, вызывая появление струй.
Используя высокодетальные компьютерные модели, Кайл Парфри из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и его коллеги смогли смоделировать, как заряженные частицы вблизи края черной дыры вызывают закручивание и вращение магнитных полей, как сообщили исследователи 23 января. в журнале Physical Review Letters. Ученые также включили информацию из теории относительности Альберта Эйнштейна в модельные пары этих частиц, летящих по особым орбитам. Эти орбиты настроены правильно, поэтому, если одна из частиц из дуэта упадет в черную дыру, ее партнер будет масштабировать с очень высокой скоростью, выталкивая себя, используя энергию, украденную из самой черной дыры.
Любой объект, даже мешок с мусором, может быть сброшен с космического корабля на одну из этих орбит, и это даст кораблю мощный заряд энергии, сказал Чеховской, который не принимал участия в работе.
Новые вычислительные методы помогут исследователям лучше изучить области интенсивного электрического тока вблизи края черной дыры, которые могут быть связаны с рентгеновским излучением и гамма-излучением, видимым в струях, сказал Парфри в интервью журналу Live Science. Затем команда хочет более реалистично смоделировать процесс генерации пар заряженных частиц. По словам Парфри, это позволит астрономам лучше прогнозировать свойства самолета.
Полученные результаты также помогут ученым интерпретировать результаты двух исследований - телескопа «Горизонт событий» и GRAVITY, которые в настоящее время направлены на то, чтобы сфотографировать тень, отбрасываемую на окружающий материал сверхмассивной черной дырой в центре Млечного пути, сказал Парфри.
