Область, окружающая сверхмассивную черную дыру, является поистине средой экстремальных явлений. Благодаря новому компьютерному моделированию исследователи получили некоторое представление о том, что может происходить в газе, окружающем один из этих космических гигантов. Команда исследователей сообщает, что от черных дыр могут распространяться волны и вихри, похожие на цунами.
В ближайшей к черной дыре области невероятный гравитационный эффект нагревает падающий материал до миллионов градусов. Эта плазма светится, испуская энергичные рентгеновские лучи, нагревающие окружающий газ. Работа, опубликованная в журнале The Astrophysical Journal, показывает, что этот нагретый газ может сгущаться и создавать своеобразные эффекты в облачном аккреционном диске, окружающем черную дыру.
Моделирование, проведенное командой, показывает, что в диске существуют волны, которые благодаря нагревающему эффекту рентгеновского излучения могут внезапно круто расти, подобно приливной волне, наталкивающейся на береговую линию. Они также сообщают о формировании вихревой дорожки Кармана, повторяющейся модели завихрений, которые часто случаются в атмосфере.
«То, что управляет явлениями здесь, на Земле, соответствует законам физики, которые могут объяснить происходящее в космосе и даже очень далеко за пределами черной дыры», — сказал в своем заявлении соавтор Дэниел Прога из Университета Лас-Вегаса, штат Невада.
По словам исследователей, ключом к этим эффектам является горячий карман газообразования на окраине сверхмассивных черных дыр. Они продвигают вперед более холодный газ, нагревая его и создавая новые структуры, которые могут растягиваться до 10 световых лет.
«Эти облака в десять раз горячее, чем поверхность Солнца, и движутся со скоростью солнечного ветра, так что это довольно экзотические объекты, через которые не хотелось бы пролететь на самолете», — пояснил ведущий автор Тим Уотерс, доктор наук в UNLV.
Моделирование противоречит некоторым давним теориям о том, как формируются облака в окрестностях активных сверхмассивных черных дыр. Облака здесь не пушистые и белые, а представляют собой избыточную плотность межзвездного материала. Их формирование, по-видимому, зависит от мощного излучения из ближайшей области, окружающей черную дыру.
Для сгущения газ должен быть достаточно холодным. Газ, распространяющийся от черной дыры, горячий и быстрый, но по мере удаления он поднимает более холодный газ, создавая эти облака, которые могут двигаться со скоростью до 10 000 километров в секунду (20 миллионов миль в час).