Черные дыры во всей Вселенной теряют огромное количество энергии, и это может быть связано с магнитными полями, замедляющими их вращение. Понимание таких механизмов может помочь решить давнюю загадку - как именно приводятся в движение колоссальные струи черных дыр.
Джеты черных дыр играют важную роль в перетекании энергии от центров галактик к их окраинам, поэтому выяснение того, как они приводятся в движение, имеет важнейшее значение для понимания эволюции галактик в масштабах космического времени
Новое исследование сверхмассивной черной дыры M87* показало, что энергия возле ее границ вытекает наружу, а не падает внутрь.
Ученые давно предполагали, что магнитные поля вращающихся черных дыр вытягивают энергию из материнских объектов, чтобы питать огромные джеты, которые движутся по Вселенной почти со скоростью света. Но вопрос о том, как они это делают, до сих пор оставался без ответа.
Команда астрофизиков во главе с Эндрю Чейлом из Принстонского университета использовала данные телескопа "Горизонт событий" - огромной обсерватории, состоящей из объединенных телескопов по всему миру, - чтобы изучить поток энергии вблизи M87*.
"Мощность струи, исходящей из M87*, по самым скромным подсчетам, составляет 10 в 42 степени эрга в секунду, что в 250 миллионов раз превышает суммарную светимость Солнца — это примерно то же самое, как если бы 3000 тротиловых бомб, каждая массой с Землю, взрывались каждую секунду", - говорит Чейл. "Более того, по некоторым оценкам, эта энергия в 1000 раз больше".
На расстоянии 13,2 млрд световых лет обнаружена самая древняя черная дыра, ровесница Вселенной
Эта чрезвычайно необычная энергия не может исходить из самой черной дыры, поскольку все, что пересекает ее горизонт событий, оказывается в "ловушке". А значит, она должна возникать либо в результате вращения черной дыры, либо из аккреционного диска горячей плазмы, вокруг ЧД. Данные наблюдений, полученные с помощью телескопа Event Horizon Telescope, похоже, подтверждают первую гипотезу, показывая, как поток энергии растекается к краю M87*. Исследователи предположили, что это, возможно, происходит из-за магнитных полей, пронизывающих черную дыру.
Эксперты объяснили, что этот процесс чем-то напоминает кручение волчка, к краям которого привязаны ниточки. "Магнитные поля извлекают энергию из вращающейся черной дыры - они раскручиваются и как бы сжимают черную дыру обратно", - говорит Чейл. "Поскольку происходит выброс энергии только за счет вращения, а не за счет изменения массы, это не нарушает никаких законов физики".
Джеты черных дыр играют важную роль в перетекании энергии от центров галактик к их окраинам, поэтому выяснение того, как они приводятся в движение, имеет важнейшее значение для понимания эволюции галактик в масштабах космического времени.
Вращение черных дыр может осуществляться за счет их магнитных полей, которые выделяют в сотни миллионов раз больше энергии, чем Солнце, и могут питать их огромные струи. На снимке поляризованный вид черной дыры M87* с линиями, обозначающими ориентацию поляризации, связанную с магнитными полями. Event Horizon Telescope, EHT Collaboration/ESO
"Однако мы не можем с уверенностью сказать, что эти джеты питаются от самих черных дыр, пока не получим более чувствительные изображения, позволяющие наблюдать процесс ближе к краю черной дыры", - говорит Чейл, - “Это можно будет сделать с помощью следующего поколения телескопа Event Horizon Telescope, в котором будет задействовано еще больше обсерваторий по всему миру, чтобы получить более качественные изображения - и даже видео - сверхмассивных черных дыр. Но пока этот проект находится на стадии проектирования”.
