Несмотря на то, что гравитация от черных дыр настолько сильна, что свет даже не может вырваться, мы можем видеть излучение перегретой материи, которая вот-вот будет поглощена. До сих пор ученые не могли объяснить, как все это вещество постоянно падает в черную дыру - оно должно просто вращаться, как планеты, вращающиеся вокруг звезды. Новые данные рентгеновской обсерватории Чандра показывают, что мощное магнитное поле черной дыры создает турбулентность в окружающем веществе, которое помогает отвести ее внутрь для потребления.
Черные дыры освещают Вселенную, и теперь астрономы наконец могут знать, как это сделать. Новые данные из рентгеновской обсерватории Чандра НАСА впервые показывают, что мощные магнитные поля являются ключом к этим ярким и поразительным световым шоу.
По оценкам, до четверти общего излучения во Вселенной, испускаемого с момента Большого взрыва, исходит от материала, падающего на сверхмассивные черные дыры, включая эти мощные квазары, самые яркие из известных объектов. В течение десятилетий ученые изо всех сил пытались понять, как черные дыры, самые темные объекты во Вселенной, могут быть ответственны за такое огромное количество радиации.
Новые рентгеновские данные от Чандры дают первое четкое объяснение того, что движет этим процессом: магнитные поля. Чандра наблюдал систему черной дыры в нашей галактике, известную как GRO J1655-40 (для краткости J1655), где черная дыра вытягивала материал из звезды-компаньона в диск.
«По межгалактическим стандартам J1655 находится на нашем заднем дворе, поэтому мы можем использовать его как масштабную модель, чтобы понять, как работают все черные дыры, включая монстров, обнаруженных в квазарах», - сказал Джон М. Миллер из Мичиганского университета, Энн Арбор, чья статья об этих результатах появляется в выпуске журнала Nature на этой неделе.
Одной гравитации недостаточно, чтобы заставить газ в диске вокруг черной дыры терять энергию и падать на черную дыру со скоростью, необходимой для наблюдений. Газ должен потерять часть своего орбитального углового момента, либо из-за трения, либо из-за ветра, прежде чем он сможет двигаться по спирали внутрь. Без таких эффектов вещество могло бы оставаться на орбите вокруг черной дыры в течение очень долгого времени.
Ученые долго думали, что магнитная турбулентность может генерировать трение в газовом диске и вести ветер от диска, который несет угловой момент наружу, позволяя газу падать внутрь.
Используя Чандру, Миллер и его команда предоставили решающее доказательство роли магнитных сил в процессе аккреции черной дыры. Спектр рентгеновских лучей, число рентгеновских лучей при разных энергиях, показал, что скорость и плотность ветра с диска J1655 соответствовали прогнозам компьютерного моделирования для магнитных ветров. Спектральный отпечаток также исключил две другие основные конкурирующие теории с ветрами, вызванными магнитными полями.
«В 1973 году теоретики пришли к мысли, что магнитные поля могут управлять генерацией света, попадающего на черные дыры, - сказал соавтор Джон Рэймонд из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс. Спустя 30 лет у нас наконец-то появятся убедительные доказательства ».
Это более глубокое понимание того, как черные дыры прирастают материей, также учит астрономов другим свойствам черных дыр, в том числе тому, как они растут.
«Подобно тому, как врач хочет понять причины болезни, а не только симптомы, астрономы пытаются понять, какие причины вызывают явления, которые они видят во Вселенной», - сказал соавтор Дэнни Стигс из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. «Понимая, что заставляет материал высвобождать энергию при падении в черные дыры, мы также можем узнать, как вещество падает на другие важные объекты».
В дополнение к аккреционным дискам вокруг черных дыр магнитные поля могут играть важную роль в дисках, обнаруженных вокруг молодых похожих на солнце звезд, где формируются планеты, а также в ультраплотных объектах, называемых нейтронными звездами.
Центр космических полетов им. Маршалла при НАСА, Хантсвилл, штат Алабама, управляет программой "Чандра" для управления научной миссии агентства. Смитсоновская астрофизическая обсерватория контролирует научные и летные операции из рентгеновского центра Чандра, Кембридж, штат Массачусетс.
Дополнительную информацию и изображения можно найти по адресу:
http://chandra.harvard.edu и http://chandra.nasa.gov
Первоначальный источник: пресс-релиз Чандра
