Какая среда вокруг черной дыры действительно нравится? Астрономы получают лучшую идею, наблюдая свет, идущий от аккреционного диска, окружающего черные дыры. Свет не постоянен - он вспыхивает, брызгает и искрится - и это мерцание дает новое и удивительное понимание колоссального количества энергии, исходящей из черных дыр. Астрономы показали, насколько хорошо изменения в видимом свете соответствуют изменениям в рентгеновских лучах на очень коротких временных масштабах, и магнитные поля должны играть решающую роль в том, как черные дыры поглощают вещество.
«Быстрое мерцание света от черной дыры чаще всего наблюдается на рентгеновских волнах», - говорит Пошак Ганди, руководитель международной группы, которая сообщает об этих результатах. «Это новое исследование является одним из немногих на сегодняшний день, которое также исследует быстрые изменения в видимом свете, и, самое главное, как эти колебания связаны с колебаниями в рентгеновских лучах».
Наблюдения отслеживали мерцание черных дыр одновременно, используя два разных инструмента, один на земле и один в космосе. Рентгеновские данные были получены с использованием спутника НАСА Rossi X-ray Timing Explorer. Видимый свет собирали с помощью высокоскоростной камеры ULTRACAM, инструмента для наблюдения на Очень Большом Телескопе (VLT) ESO, записывающего до 20 изображений в секунду. ULTRACAM был разработан членами команды Vik Dhillon и Tom Marsh. «Это одни из самых быстрых наблюдений за черной дырой, когда-либо получаемых с помощью большого оптического телескопа», - говорит Диллон.
К их удивлению, астрономы обнаружили, что колебания яркости в видимом свете были даже более быстрыми, чем в рентгеновских лучах. Кроме того, было обнаружено, что вариации видимого света и рентгеновского излучения не являются одновременными, а следуют повторяющейся и замечательной схеме: непосредственно перед вспышкой рентгеновского излучения видимый свет тускнеет, а затем превращается в яркую вспышку для крошечной доли секунды, прежде чем снова быстро уменьшаться.
Посмотрите фильм о колебаниях.
Ни одно из этих излучений не выходит непосредственно из черной дыры, а из-за интенсивных потоков энергии электрически заряженного вещества в его окрестностях. Окружающая среда черной дыры постоянно преобразуется конкурирующими силами, такими как гравитация, магнетизм и взрывное давление. В результате свет, испускаемый горячими потоками вещества, изменяется по яркости путанным и случайным образом. «Но модель, обнаруженная в этом новом исследовании, обладает стабильной структурой, которая выделяется среди хаотической изменчивости, и поэтому она может дать важные подсказки о доминирующих основных физических процессах в действии», - говорит член команды Энди Фабиан.
Считалось, что излучение видимого света из окрестностей черных дыр является вторичным эффектом, когда первичная вспышка рентгеновского излучения освещает окружающий газ, который впоследствии светится в видимом диапазоне. Но если бы это было так, любые изменения в видимом свете отстали бы от рентгеновской изменчивости и были бы намного медленнее, чтобы достигнуть пика и исчезнуть. «Быстрое мерцание в видимом свете, которое теперь обнаружено, немедленно исключает этот сценарий для обеих изученных систем», - утверждает Ганди. «Вместо этого изменения в излучении рентгеновского и видимого света должны иметь некоторое общее происхождение, и одно очень близко к самой черной дыре».
Сильные магнитные поля являются лучшим кандидатом для доминирующего физического процесса. Выступая в качестве резервуара, они могут поглощать энергию, выделяющуюся вблизи черной дыры, накапливая ее до тех пор, пока она не может быть разряжена либо в виде горячей (многомиллионной) плазмы, излучающей рентгеновские лучи, либо в виде потоков заряженных частиц, движущихся вблизи скорость света. Разделение энергии на эти два компонента может привести к характерной картине изменчивости рентгеновских лучей и видимого света.
Статьи об этом исследовании: здесь и здесь
Источник: ESO
