Черные дыры разоблачены: как финские астрофизики разгадали секрет Вселенной

Финские астрофизики из Университета Хельсинки смогли разгадать загадку, волновавшую научное сообщество с 1970-х годов. Они определили, почему черные дыры являются мощными источниками рентгеновского излучения. Результаты их исследования опубликованы в научном журнале Nature Communications (NatComms).

Большинство наблюдаемых черных дыр имеют звезду-компаньона, вместе с которой они образуют двойную звездную систему. В такой системе объекты вращаются друг вокруг друга, и вещество звезды-компаньона постепенно втягивается в гравитационное поле черной дыры. Этот поток газа часто формирует аккреционный диск вокруг черной дыры, который становится ярким источником рентгеновских лучей.

Используя сложное моделирование на суперкомпьютерах, ученые исследовали взаимодействие излучения, плазмы и магнитных полей вблизи черных дыр. Выяснилось, что турбулентные движения, вызванные магнитными полями, нагревают плазму, заставляя её испускать рентгеновское излучение.

В моделируемой среде, состоящей из электронно-позитронной плазмы и фотонов, локальное рентгеновское излучение может превращаться в электроны и позитроны, которые затем аннигилируют, вновь испуская излучение при столкновении.

Турбулентная плазма автоматически производит тип рентгеновского излучения, наблюдаемого в аккреционных дисках черных дыр.

Кроме того, моделирование впервые показало, что плазма вокруг черных дыр может существовать в двух различных стабильных состояниях в зависимости от внешнего излучения. В одном из них плазма остается холодной и прозрачной, а в другом — горячей и непроницаемой.

Фото: commons.wikimedia.org/NOIRLab/AURA/NSF/P. Marenfeld (Creative Commons Attribution 4.0 International license).