В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.
Это изображение черной дыры в центре нашей Галактики было получено в 2022 году / © EHT Collaboration
Черную дыру, аномальную область пространства-времени, не способен покинуть даже свет, так что увидеть ее физически невозможно. Однако астрономы все же могут зафиксировать момент, когда какая-нибудь проходящая мимо звезда окажется слишком близко к черной дыре, после чего та поглотит ее, превратив в аккреционный диск, сияющий подобно целой галактике.
Яркость этих дисков постоянно меняется: окрестности дыры «мерцают», хотя долго никто не мог сказать, почему. Чтобы ответить на этот вопрос, группа астрономов из Австралии и США в течение пяти лет вела наблюдения более чем за пятью тысячами самых «жадных» черных дыр на звездном небе.
В центре нашего Млечного Пути тоже находится сверхмассивная черная дыра, чья масса в четыре миллиона раз превосходит солнечную, однако она ведет себя относительно «прилично», и около 200 миллиардов звезд, включая наше светило, благополучно обращаются вокруг этой дыры. Однако далеко не во всех галактиках дела обстоят столь же мирно, и, к примеру, при сближении двух галактик гравитационные силы могут заставить отдельные звезды слишком близко подойти к черной дыре, после чего та разрывает их на части и поглощает. «Аппетит» некоторых дыр поражает: в 2018 году была описана черная дыра, способная поглотить наше Солнце всего за 48 часов.
Однако ученые все еще довольно мало знают о поведении черных дыр при поглощении умирающей звезды, и пятилетние наблюдения за самыми активными черными дырами выявили ежедневные измерения яркости их аккреационных дисков. Оказалось, что мерцание диска — своего рода турбулентность в сверхплотной, неконтролируемой среде, под воздействием интенсивных гравитационных и магнитных полей, где само пространство согнуто до предела. Еще в 1998 году астрономы предложили объяснение этого феномена, назвав его «магнитно-вращательной нестабильностью», но потребовались годы наблюдений и корректировка построенных моделей с учетом размеров черной дыры и скорости вращения аккреационного диска, чтобы паттерны мерцания окрестностей самых разных дыр приобрели схожий вид.
Теперь ученые планируют разобраться в природе едва заметных различий между аккреционными дисками разных черных дыр, ведь вполне возможно, что некоторые из них возникли просто потому, что мы наблюдаем разные объекты с разных сторон. В таком случае дополнительная корректировка на положение в пространстве позволит построить точную модель «питания» черной дыры и узнать еще больше об этих загадочных космических аномалиях.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
