Черная дыра IGR J17091-3624 в представлении художника.
- Источник:
NASA/CXC/M.Weiss via GPA Photo Archive / Flickr
Исследователи из Ключевой лаборатории астрофизики элементарных частиц Китайской академии наук описали процесс, в результате которого у черных дыр возникает «сердцебиение». Ученые называют так пульсацию, напоминающую электрокардиограммы людей. Это редкое явление астрономы наблюдают у некоторых черных дыр с 2007 года, но до сих пор разгадки не было. Новые данные, полученные от прибора «Найсер» на Международной космической станции и космической обсерватории НАСА , позволили понять, что происходит рядом с этими гигантскими гравитационными воронками. Исследование в базе научных препринтов arXiv.
По наблюдениям астрономов, только небольшая часть известных нам черных дыр может иметь «сердцебиение». Обычно это те черные дыры, которые находятся в двойной системе со звездой-компаньоном и постепенно вытягивают из нее газ. В процессе поглощения газ сжимается, нагревается до экстремальных температур — все это сопровождается выбросом большого количества рентгеновского излучения. Вещество высасывается из компаньона тысячелетиями или даже миллионами лет. Если черная дыра одновременно и очень быстро поглощает огромное количество вещества, могут происходить мощные вспышки рентгеновского излучения.
Исследуя это излучение, астрономы заметили необычное явление — некоторые мощные вспышки сопровождались регулярными импульсами, которые напоминали ЭКГ-сигналы человека с медленным нарастанием, быстрым спадом и возвращением к норме. Поэтому их назвали «сердцебиением» черных дыр.
Новое исследование китайских астрономов показало, как именно появляется это сердцебиение. Команда изучила рентгеновские данные последней зафиксированной такой вспышки у черной дыры IGR J17091-3624, расположенной в 28 тысячах световых лет от Земли.
Исследователи пришли к выводу, что пульсация возникает из-за взаимодействия и нестабильности материала внутри аккреционного диска черной дыры. Это кольцо горячей плазмы и газа, которое сформировано из вещества, попадающего в черную дыру. Диск сверхбыстро вращается вокруг горизонта событий черной дыры. Когда внутренним краем он склоняется к этой границе, остальная часть и внешний край диска светятся в рентгеновском диапазоне. Это излучение диска вступает в конкуренцию с мощнейшим гравитационным притяжением черной дыры, что вызывает нестабильность в системе и пульсации.
Чтобы отправить большой сгусток материи вниз к черной дыре, диск временно теряет целостность — он фрагментируется, «выпускает» вещество и высвобождает огромное количества излучения, которое и запускает «сердцебиение». Излучение также нагревает газ, скапливающийся в этой области, не давая ему попадать внутрь черной дыры. Когда газ стабилизируется и оседает, процесс сердцебиения может повториться.
Описывая явление, ученые отмечают, что подобные сигналы очень редки и на данный момент фиксируются только у двух черных дыр из сотен известных. Исследователи надеются обнаружить и другие области космоса с «сердцебиением», чтобы таким образом больше узнать о черных дырах. И, возможно, в результате найти им полезное применение.
