Астрономы впервые смогли объяснить все загадки процесса поедания звезды черной дырой
Когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре, ее разрывают приливные силы — это называется «событие приливного разрушения». Теоретическое описание таких явлений впервые появилось полвека назад и с тех пор было хорошо проработано. Одна беда: кандидатов в события приливного разрушения мало, а их наблюдаемые характеристики здорово отличаются от предсказанных. Эту проблему решила новая симуляция, проведенная на австралийском суперкомпьютере.
Наблюдаемые кандидаты в события приливного разрушения (TDE, Tidal disruption event) выглядят совсем не так, как предсказывает теория. Их светимость в сотню раз меньше, чем можно ожидать от вещества, эффективно поглощаемого черной дырой. При этом температура излучающего вещества характерна не для аккреционного диска, а для звезды. К тому же большая часть излучения, исходящего от TDE, находится в видимом диапазоне, а не в рентгеновском.
На этом загадки не заканчиваются. Например, скорость движения излучающего вещества тоже нехарактерна для падающего на черную дыру содержимого аккреционного диска. Одновременно с этим в некоторых случаях часть вещества имеет огромную скорость (почти 0,5% от световой) по направлению к наблюдателю.
Из-за таких противоречий с теоретическими выкладками подтверждение кандидатов в события приливного разрушения затруднено. Налицо явная неполнота понимания происходящих процессов, которую нужно исправить.
В новой научной работе, опубликованной в рецензируемом журнале The Astrophysical Journal Letters, астрономы описали результаты симуляции TDE с учетом динамики вещества разрушенной звезды на протяжении года. Выводы весьма любопытны: чтобы объяснить все отличия наблюдаемых событий приливного разрушения от предсказанных теорией, последнюю даже не нужно изменять. Получилась ситуация, аналогичная внешнему виду черных дыр, которые до фильма «Интерстеллар» визуализировали совсем иначе, а после — обязательно с видимым из-за гравитационного линзирования обратным краем аккреционного диска.
В случае с TDE теоретические представления попросту не могли учесть сложного поведения останков звезды вокруг черной дыры. В аккреционный диск собирается далеко не все вещество почившего светила, значительная его часть под действием приливных сил получает ускорение. Оно настолько велико, что газ формирует гало на значительном расстоянии вокруг черной дыры — так называемую эддингтоновскую оболочку.
Некоторое количество газа вовсе получает ускорение, достаточное для преодоления гравитационного воздействия черной дыры, — так он устремляется в межзвездное или межгалактическое пространство на скоростях порядка 0,1-0,5 световой.
Сформировавшееся вокруг черной дыры гало хоть и сравнительно разрежено, все же имеет достаточную плотность, чтобы поглотить большую часть излучения новоиспеченного аккреционного диска. И полученную энергию эддингтоновская оболочка переизлучает в видимом или инфракрасном диапазоне. Поэтому большая часть кандидатов в TDE обладает светимостью, характерной для раскаленных излучением облаков газа (звезд).
Важно учитывать, что событие приливного разрушения не мгновенное, а растянутое по времени. Гало из остатков разорванной звезды вокруг черной дыры формируется не сразу и не симметрично, орбиты частиц вещества сильно эллиптические. То есть в зависимости от угла наблюдения TDE может выглядеть яркой высокоэнергетической вспышкой, которая становится тусклее, но интенсивнее в видимом и инфракрасном диапазонах.
Таким образом, всего лишь тщательная симуляция поглощения звезды массой в одну солнечную черной дырой массой в миллион солнечных здорово продвинула научное представление о событиях приливного разрушения. Правда, для этого потребовался незаурядный программно-аппаратный комплекс: код для гидродинамики сглаженных частиц Phantom и неуказанное количество часов процессорного времени суперкомпьютера OzSTAR.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии