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 Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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