У некоторых черных дыр есть "сердцебиение": астрономы узнали, почему

Когда черные дыры существуют в двойной системе - разделяя орбиту с другой звездой - они могут втягивать газ из звездного компаньона. 

Когда это происходит, газ сжимается и нагревается до невероятно высоких температур, испуская при этом обильное количество рентгеновского излучения. 

Именно благодаря этому процессу астрономы впервые идентифицировали черные дыры в знаменитом случае Cygnus X-1, одного из самых ярких источников рентгеновского излучения на нашем небе.

В разгар этого безумного питания, которое может длиться от тысяч до миллионов лет, иногда может происходить колоссальный выброс. 

Это внезапная вспышка рентгеновских лучей, вызванная быстрым потреблением огромного количества материала одновременно.

Астрономы изучали множество таких вспышек на протяжении многих лет, но детальные наблюдения за этими вспышками иногда обнаруживали странное поведение. 

В дополнение к общей вспышке, есть небольшая изменчивость, регулярный импульс активности, встроенный в событие вспышки. 

Астрономы называют эти импульсы вспышками сердцебиения, потому что их поведение напоминает сигнал ЭКГ человеческого сердца с медленным ростом, быстрым спадом и последующим возвращением к норме

Группа астрономов из Ключевой лаборатории астрофизики элементарных частиц Китайской академии наук в Пекине изучила самую последнюю вспышку сердцебиения и описала процесс, который может ее подпитывать, в статье, опубликованной в базе данных препринтов arXiv. 

Они отправили свою работу для публикации в The Astrophysical Journal.

Изучаемая ими вспышка возникла в IGR J17091-3624, черной дыре, находящейся в 28 000 световых годах от Земли. 

Используя рентгеновские данные, полученные с помощью Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) и Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) в 2022 году, команда обнаружила явные доказательства сигнала, похожего на сердцебиение, во вспышке. 

Изучая подробные свойства сердцебиения, они пришли к выводу, что эти виды импульсов обусловлены взаимодействиями и нестабильностями внутри материала, окружающего черную дыру.

Когда материал падает в черную дыру, он не только сжимается, но и образует тонкий, быстро вращающийся диск. 

Внутренний край этого диска наклонен вниз к горизонту событий черной дыры, в то время как остальная часть диска светится в рентгеновском излучении. 

Это создает крайне нестабильную ситуацию, поскольку излучение от диска конкурирует с гравитационным притяжением черной дыры.

Чтобы вызвать сердцебиение, диск временно фрагментируется, теряя свою связность и отправляя большой комок материала вниз к черной дыре. 

Это высвобождает огромное количество излучения, которое начинает пульс сердцебиения. 

Затем излучение нагревает газ, что временно препятствует его падению. 

Затем газ успокаивается, прежде чем процесс повторяется, подготавливая почву для следующего сердцебиения.

Эти сигналы сердцебиения невероятно редки - только две черные дыры из сотен известных показали их - но исследователи надеются изучить их больше, поскольку они дают ценную информацию о связях между черными дырами и их окружением.

Изучение черных дыр

Астрономы преуспели в прогнозировании времени "приема пищи" колоссальной черной дыры, наблюдая, как она пожирает близлежащую звезду по кусочкам. 

Это ознаменовало шаг вперед в понимании неуловимого поведения этих космических пустот в плане питания.

Данные, лежащие в основе прогнозов, были переданы домой в 2018 году, когда автоматизированное наземное обследование зафиксировало всплеск яркости галактики примерно в 860 миллионах световых лет от Земли, пишет LiveScience.

Вспышка, которую можно сравнить с включением космического выключателя света, в миллиарды раз ярче нашего Солнца, указала на то, что звезда измельчается и поглощается сверхмассивной черной дырой, которая скрывается в центре далекой галактики и весит примерно в 50 миллионов раз больше нашего Солнца.

UNIAN.net