Science: астрономы впервые увидели, как магнитное поле может выталкивать вещество, обреченное упасть в черную дыру
Астрофизики впервые пронаблюдали образование магнитодоминирующего аккреционного диска («MAD») чёрной дыры. Это подтвердило предсказания, сделанные много лет назад.
Журнал Science опубликовал статью международной коллаборации 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 миллиардов 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.
В зависимости от того, насколько сильное 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 поНаблюдение 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, у
видели, что двойная звезда MAXI J1820+070, одним из компонентов которой является чёрная дыра, сначала выдала вспышку жесткого рентгеновского излучения, члучалось 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 оерез 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 пер
ешел в MAD-режиписать приблизительно следующим образом. На внешнем краю аккреционного диска скапливается ещё холодное вещество. При его ионизации в диске происходит нестабильность и оно «проваливается» во внутренофизической обсерваторией DAMPE, первым в мире спутником квантовой связи QUESS и исследовательским спутником SJ-10 с 19 исследовательскими приборами на борту. За последнее десятилетие Китай вырвался в лидеры изучения космоса, добавив к внушительному списку орбитальных обсерваторий успешную посадку на Луну с доставкой лунного грунта на Землю, отправку на Марс ровера, запуск спутника для изучения Солнца. Прямо сейчас в Китае обсуждают и готовят третью часть Стратегиеской программы изучения космоса, которая включит в себя ещё 13 космических аппаратов, в том числе группировку лунных спутников для изучения Млечного пути. В конце года Китай собирается вывести на орбиту телескоп «Сюньтянь», который сможет за один раз фотографировать в 350 раз большую площадь неба, чем телескоп «Хаббл», и, согласно планам разработчиков, за десять лет изучит 40% неба. СТАТЬИ ПО ТЕМЕ Источник: http://viptrade.biz/component/k2/item/60013нюю область диска. При этом диск приобретает утолщение — «корону». В короне происходит вспышка рентгеновского излучения. Enter Далее сжимающаяся плазма из вне
шней 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 статьи в Science подтвердили правильность модели магнитодоминирующего диска. Теперь перед астрономами стоит задача пронаблюдать аналогичные явления у других двойных систем.E
й рентгеновский телескоп HXMT, запущенный в 2017 году,
является частью Стратегической приоритетной программы Китая по космическим наукам и работает одновременно с гамма-монитором всего неба GECAM, астрм. Enter