Як же чорні діри випромінюють так багато потужного рентгенівського випромінювання?

Це таємниця ставила в глухий кут вже не одне покоління астрофізиків протягом останніх десятиліть – як же чорні діри випромінюють так багато потужного рентгенівського випромінювання? У новому спільному дослідженні астрофізиків з Університету Джона Хопкінса (JHU), НАСА і Рочестерського технологічного інституту був наведений своєрідний міст між теорією і результатами спостережень. З’ясувалося, що газ, падаючи в яму чорної діри, випромінює потоки потужних рентгенівських променів.

У статті, нещодавно опублікованій в Astrophysical Journal, кажуть, що газ, що обертається навколо чорної діри і утворює так званий аккреційний диск, нагрівається приблизно до 10 мільйонів градусів за Цельсієм. Температура в товщі цього диска приблизно в 2000 разів більше, ніж на поверхні Сонця. Звідти виходять м’які рентгенівські промені. Однак астрономам вдалося зареєструвати і в 100 разів потужніший жорстке рентгенівське випромінювання.

У своєму дослідженні, астрофізики Джуліан Кролик (Julian Krolik) і Джеремі Шниттман (Jeremy Schnittman) з балтиморської школи Крігера при JHU спільно з колегами-вченими використовували комбінацію моделювання на сучасному суперкомп’ютері з традиційними рукописними розрахунками. Ці наукові зусилля дозволили зробити висновок, що висока енергія «жорсткого» випромінювання не тільки можливий, але й неминучий результат втягування газу на чорну діру.

«Чорні діри дійсно незвичайні космічні об’єкти з надзвичайно високою температурою, неймовірно швидким обертанням і безпрецедентними гравітаційними парадоксами – тобто з повним набором дивацтв загальної теорії відносності, – розповів професор Джуліан Кролик. – Але наші розрахунки показують, що ми можемо зрозуміти багато чого про них, використовуючи тільки стандартні принципи фізики».

Так як за останні роки в науці покращилася якість і кількість спостережень за зміною значень високих енергій, вченим вдалося доказово встановити, що фотони повинні виникати в гарячої розрідженої області, званої короною чорної діри. Ця корона, люто кипляча над порівняно прохолодним аккреційним диском, дійсно нагадує сонячну корону, яка, як відомо, додає в сонячний спектр більшу частину ультрафіолетового та рентгенівського випромінювань.

У той час як робота наукової команди дослідників чорних дір і високих енергій підтвердила «ручними» обчисленнями та інтерпретацією астрономічних спостережень це широко поширене в науці переконання, вирішено було використовувати ще і досягнення передових технологій. Грант від Національного наукового фонду дозволив команді отримати доступ до суперкомп’ютера Ranger в Обчислювальному Центрі Texas Advanced, розташованому в Техаському Університеті в Остіні. Ranger трудився над розрахунками 27 днів, протягом 600 годин.

Астрофізик з НАСА Скотт Нобль розробив комп’ютерне моделювання для рішення рівнянь, що описують складний рух падаючого по спіралі аккрецирующего газу і пов’язаних з ним варіацій магнітних полів поблизу чорної діри. І ось підсумок – підвищення температури, щільності і швидкості чинить додатковий вплив на властивості газу. В результаті виникає своєрідна турбулентна «піна», що обертається навколо чорної діри зі швидкістю, близькою до швидкості світла.


Дослідникам вдалося встановити, що газ, що падає по спіралі в жерло чорної діри, випускає жорстке рентгенівське випромінювання, походження якого довго залишалося загадкою

«У певному сенсі, ми повинні були, звичайно, чекати появи нової технології, яка дозволила б зробити це відкриття, – сказав Джуліан Кролик. – Але ми зуміли обійтися і тим, чим володіємо. Операції чисельного моделювання були проведені на високому рівні і з якістю, що дозволяє вважати результати заслуговують довіри».

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *