Ученые выявили общее условие выброса вещества у черных дыр
Исследователи выяснили, что черные дыры разных масс начинают формировать мощные струи вещества при одном и том же критическом уровне поглощения материи. Результат указывает на универсальный механизм, который действует как у сравнительно небольших, так и у сверхмассивных черных дыр.
Источник: NRAO/AUI/NSF/NASA
МОСКВА, 23 сентября /Новости науки/. Международная группа исследователей выяснила, что черные дыры разных масс формируют мощные струи вещества при одном и том же критическом уровне поглощения материи. Об этом говорится в статье, опубликованной в Nature Astronomy.
«Анализ выявил две отдельные фазы запуска струй. Первая происходит на раннем этапе, когда черная дыра поглощает вещество с чрезвычайно высокой скоростью. Вторая наступает значительно позже, через сотни или тысячи дней после того, как звезда впервые была разорвана, когда скорость поглощения вещества черной дырой падает примерно до двух процентов от ее предела Эддингтона — точки, при которой направленное наружу давление излучения уравновешивает гравитацию. Известно, что тот же двухпроцентный порог запускает образование струй у значительно меньших черных дыр в нашей Галактике, что показывает универсальность этой фундаментальной особенности физики черных дыр», — говорится в материале.
Исследователи сравнили процессы у черных дыр звездной массы, которые могут быть примерно в десять раз тяжелее Солнца, и у сверхмассивных черных дыр, масса которых превышает солнечную в миллионы раз. Ранее ученые предполагали, что такие объекты должны подчиняться одним и тем же физическим законам, однако проверить это было сложно из-за огромной разницы во времени протекания процессов.
Для исследования использовали события приливного разрушения звезд. Они происходят, когда звезда оказывается достаточно близко к сверхмассивной черной дыре и разрушается под действием ее гравитации. Часть вещества звезды поглощается черной дырой, а часть выбрасывается обратно в окружающее пространство.
Такие события позволяют наблюдать изменение активности сверхмассивной черной дыры в течение нескольких лет. В обычных условиях аналогичные процессы у таких объектов могут занимать тысячи или миллионы лет.
Ученые проанализировали 20 случаев разрушения звезд, используя наблюдения в оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском и радиодиапазонах. Для подробного анализа исследователи отобрали десять событий, для которых удалось достаточно надежно определить скорость поглощения вещества черной дырой и время появления радиовыбросов.
Оказалось, что мощные струи могут возникать в два периода. Первые выбросы появляются вскоре после разрушения звезды, когда черная дыра интенсивно поглощает вещество. Второй этап может наступить через сотни или тысячи дней, когда темп поглощения падает примерно до двух процентов от предела Эддингтона. Этот предел соответствует состоянию, при котором давление излучения, направленное наружу, уравновешивает силу гравитации.
Такой же двухпроцентный порог ранее наблюдался у значительно меньших черных дыр звездной массы в нашей Галактике. По мнению авторов работы, это указывает на то, что механизм образования струй действует одинаково у черных дыр очень разных размеров.
Полученный результат также позволит точнее выбирать время для наблюдений за черными дырами. Зная, когда после разрушения звезды может появиться запоздалая струя вещества, астрономы смогут заранее планировать работу телескопов и повысить вероятность регистрации таких событий.
«Анализ выявил две отдельные фазы запуска струй. Первая происходит на раннем этапе, когда черная дыра поглощает вещество с чрезвычайно высокой скоростью. Вторая наступает значительно позже, через сотни или тысячи дней после того, как звезда впервые была разорвана, когда скорость поглощения вещества черной дырой падает примерно до двух процентов от ее предела Эддингтона — точки, при которой направленное наружу давление излучения уравновешивает гравитацию. Известно, что тот же двухпроцентный порог запускает образование струй у значительно меньших черных дыр в нашей Галактике, что показывает универсальность этой фундаментальной особенности физики черных дыр», — говорится в материале.
Исследователи сравнили процессы у черных дыр звездной массы, которые могут быть примерно в десять раз тяжелее Солнца, и у сверхмассивных черных дыр, масса которых превышает солнечную в миллионы раз. Ранее ученые предполагали, что такие объекты должны подчиняться одним и тем же физическим законам, однако проверить это было сложно из-за огромной разницы во времени протекания процессов.
Для исследования использовали события приливного разрушения звезд. Они происходят, когда звезда оказывается достаточно близко к сверхмассивной черной дыре и разрушается под действием ее гравитации. Часть вещества звезды поглощается черной дырой, а часть выбрасывается обратно в окружающее пространство.
Такие события позволяют наблюдать изменение активности сверхмассивной черной дыры в течение нескольких лет. В обычных условиях аналогичные процессы у таких объектов могут занимать тысячи или миллионы лет.
Ученые проанализировали 20 случаев разрушения звезд, используя наблюдения в оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском и радиодиапазонах. Для подробного анализа исследователи отобрали десять событий, для которых удалось достаточно надежно определить скорость поглощения вещества черной дырой и время появления радиовыбросов.
Оказалось, что мощные струи могут возникать в два периода. Первые выбросы появляются вскоре после разрушения звезды, когда черная дыра интенсивно поглощает вещество. Второй этап может наступить через сотни или тысячи дней, когда темп поглощения падает примерно до двух процентов от предела Эддингтона. Этот предел соответствует состоянию, при котором давление излучения, направленное наружу, уравновешивает силу гравитации.
Такой же двухпроцентный порог ранее наблюдался у значительно меньших черных дыр звездной массы в нашей Галактике. По мнению авторов работы, это указывает на то, что механизм образования струй действует одинаково у черных дыр очень разных размеров.
Полученный результат также позволит точнее выбирать время для наблюдений за черными дырами. Зная, когда после разрушения звезды может появиться запоздалая струя вещества, астрономы смогут заранее планировать работу телескопов и повысить вероятность регистрации таких событий.
