Science: астрономы впервые увидели, как магнитное поле может выталкивать вещество, обреченное упасть в черную дыру

Астрофизики впервые пронаблюдали образование магнитодомирации учёных из Китайской академии наук и других институтов, в которой приводятся результаты первого прямого наблюдения перехода аккреционного диска чёрной дыры в режим магнитодоминирующего аккреционного диска (magnetically arrested disk, сокращенно «MAD»). Чёрная дыра сама по себе не может излучать. Однако на неё падает вещество. Особенно активно это происходит в двойных системах, одним из компонентов которых является чёрная дыра, а другим — нормальная звезда. Падающее вещество начинает вращаться вокруг чёрной дыры, образуется так называемый аккреционный диск, вещество в котором разогревается за счёт вязкого трения до миллианирующего аккреционного диска («MAD») чёрной дыры. Это подтвердил

о предсказания, сделанные много лет назад магнитное поле образовалось в аккреционном диске, он может существовать в разных режимах, которые учёные не без чувства юмора назвали «нормальным» (SANE, от англ. «Standard and normal evolution» — стандартная и нормальная эволюция) и «сумасшедшим» (MAD, от англ. «magnetically arrested disk» — магнитодоминирующий диск). В «нормальном» режиме магнитное поле слабое, выделение энергии происходит в основном за счёт процессов вязкого трения в турбулентной плазме. В «сумасшедшем» режиме магнитодоминирующего диска магнитное поле на краю аккреционного диска вблизи чёрной дыры может усилиться до такой степени, что сила, действующая на заряженные частицы со стороны поля, направленная вовне дыры, будет препятствовать их падению на чёрную дыру. Это теоретически может замедлить или даже остановить аккрецию. Разные режимы динамики аккреционного диска чёрной дыры были предсказаны давно, но наблюдать проявления магнитодоминирующего диска напрямую до сих пор получалось интерферометрическими методами только у сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики М87. У более близких дыр — в нашей Галактике — MAD-режим напрямую никто не наблюдал; тем более никто не видел, как чёрная дыра переходит в такой режим. Чёрные дыры в нашей галактике — обычно спокойные объекты. Однако некоторые из них периодически загораются яркими вспышками в рентгеновском диапазоне; такие вспышки могут длиться от нескольких месяцев до нескольких лет. Авторы статьи в Science как раз и изучали одну из таких вспышек в различных диапазонах. Сравнение их наблюдений с теоретическим моделированием показало, что пронаблюдавшиеся задержки между рентгеновским и радио-сигналами как раз соответствуют модели формирования магнитодоминирующего диска. Enter Модель можно описать приблизительно следующим образом. На внешнем краю аккреционного диска скапливается ещё холодное вещество. При его ионизации в диске происходит нестабильность и оно «проваливается» во внутреннюю область диска. При этом диск приобретает утолщение — «корону». В короне происходит вспышка рентгеновского излучения. Enter Далее сжимающаяся плазма из внешней области диска увлекает за собой магнитное поле. Это приводит к усилению магнитного поля во внутренней области диска и росту «короны». Формируется магнитодоминирующий режим, который влечет остановку аккреции. Для этого требуется время. Рентгеновский сигнал ослабевает, происходит выброс ионизированного вещества вдоль оси вращения чtрной дыры — джет, и вспышка радиоизлучения. Интервал между рентгеновской вспышкой и радиосигналом, свидетельствующий о формировании MAD режима и фиксируют астрономы. Enter Наблюдения из .Enter Журнал Science опубликовал статью международной коллабо рдов градусов. Разогрев приводит к тому, что падающий на чёрную дыру газ ионизируется, то есть из нейтральных молекул и атомов превращается в плазму — газ из заряженных частиц, электронов и протонов. Плазма взаимодействует с магнитным полем. Из этого, в частности, следует, что силовые линии магнитного поля «вмораживаются» в плазму: то есть, при сжатии плазмы магнитные линии поля сжимаются вместе с ней, приводя к усилению магнитного поля.Enter Наблюдение основано на изучении последовательности вспышек чёрной дыры в разных диапазонах. Астрономы, используя данные китайского спутника Insight-HXMT, ведущего наблюдения в рентгеновском диапазоне, и данные наземных телескопов, увидели, что двойная звезда MAXI J1820+070, одним из компонентов

которой является чёрная дыра, сначала выдала вспышку жесткого рентгеновского излучения, через 8 дней — вспышку в радиодиапазоне, а через 17 дней после рентгеновской вспышки стала ярче в оптическом диапазоне. Совокупность этих данных позволила учёным сделать вывод, что они только что пронаблюдали, как аккреционный диск чёрной дыры перешел в MAD-режим. Enter В зависимости от того, насколько сильно

Источник: http://viptrade.biz/component/k2/item/60013 Чёрные дыры в статьи в Science подтвердили правильнос

ть модели магнитодоминирующего диска. Теперь перед астрономами стоит задача пронаблюдать аналогичные явления у других двойных систем.