Похожи на пирог: ученые открыли новую особенность черных дыр

Сверхмассивные черные дыры — это гигантские объекты, в миллионы и миллиарды раз массивнее Солнца, находящиеся в центрах большинства галактик, включая наш Млечный Путь. Они известны благодаря ярким газовым аккреционным дискам, которые образуются из остатков звезд, захваченных сверхмощной гравитацией черных дыр. Однако процесс аккреции материала до сих пор остается тайной для ученых.

Симуляция вращения газа вокруг черной дыры
Симуляция вращения газа вокруг черной дыры. Цвета показывают плотность газа, а более яркие представляют более высокую плотность. Авторство изображения: Caltech / Phil Hopkins group

Астрофизики долго думали над тем, почему материал, захваченный черной дырой, не падает в нее сразу, а сначала формирует горячий диск, который излучает свет, превращая гравитационную энергию в тепловую. Новые компьютерные симуляции предполагают, что магнитные поля черной дыры могут контролировать формирование диска и направлять газ в его структуру. Это поможет ученым уточнить прогнозы относительно массы, толщины и скорости падения материала в аккреционных дисках.

«Наши теории говорили, что диски должны быть плоскими, как блины. Но астрономические наблюдения доказывают, что они пушистые, как пирог», — отметил Фил Хопкинс, астрофизик из Калифорнийского технологического института в статье The Open Journal of Astrophysics.

Хопкинс и его команда создали огромную виртуальную сверхмассивную черную дыру. Они ввели данные о физике космических явлений, таких как гравитация, темная материя и темная энергия, звезды и галактики. Симуляция, которая является кульминацией проектов FIRE и STARFORGE Калифорнийского технологического института, имеет разрешение в тысячу раз лучшее, чем предыдущие.

Используя этот код, исследователи смоделировали черную дыру, в 10 миллионов раз массивнее Солнца, начиная с ранней Вселенной. Затем симуляция показывает активную черную дыру, окруженную аккреционным диском, поставляющим газ к черной дыре со скоростью, сравнимой с самыми яркими квазарами. Магнитные поля отбирают импульс у диска, позволяя материалу закручиваться внутрь к горизонту событий. Новые моделирования показали, что магнитные поля поддерживают материал диска, делая его рыхлым.

«Мы были очень удивлены, когда увидели, что смоделированный диск выглядит не так, как мы считали в течение десятилетий», — сказал Хопкинс.

Ранее мы сообщали о том, как «тихая» черная дыра поразила астрономов своим поведением.

По материалам space.com