При поиске черной дыры одним из самых ярких индикаторов её существования служат джеты – потоки ионизированного газа, которые стремятся от неё с близкой к скорости света скоростью. Эти джеты образуются, когда черная дыра поглощает вещество, создавая аккреционный диск из раскаленной плазмы. В то время как неактивные черные дыры не производят джетов, их активность определяет возможность их обнаружения. Новое исследование в журнале Nature Astrophysics сосредоточилось на том, насколько активной должна быть черная дыра для образования джетов.
Активные черные дыры и аккреционные процессы
Черные дыры звёздной массы обычно активно поглощают материю благодаря своим компаньонам – звёздам, находящимся рядом. Если черная дыра находится в тесной орбите вокруг звезды, она может срывать её внешние слои и поглощать образующееся вещество. Чем больше материальных ресурсов удается захватить черной дыре, тем более активной она становится, хотя это имеет свои пределы.
Скорость, с которой черная дыра поглощает материю, непосредственно влияет на количество выделяемого тепла и света. Если процесс поглощения происходит слишком быстро, создаваемое тепловое давление может отталкивать часть газа, вынуждая черную дыру перейти в менее активное состояние. Этот максимальный темп поглощения известен как предел Эддингтона. Однако звёздным черным дырам не обязательно достигать этого предела для формирования джетов: исследования показывают, что критическая скорость составляет всего около 2% от предела Эддингтона, что и объясняет, почему так много звёздных черных дыр имеют джеты.
Разработка теории для сверхмассивных черных дыр
Сверхмассивные черные дыры используют другую методику для накопления материальных ресурсов: они разрывают попадающие в близость к ним звезды, что называется событий интенсивного прилива (Tidal Disruption Event, TDE). Это позволяет черной дыре поглощать вещество с огромной скоростью, иногда даже превышающей предел Эддингтона. Такие события способны генерировать мощные рентгеновские излучения и бурно производить джеты. Интересно, что не все TDE приводят к ярким всплескам рентгеновского излучения, и природа этого явления до конца не ясна. Еще более любопытно то, что некоторые сверхмассивные черные дыры, даже не имея ярких TDE, также способны генерировать джеты.
Чтобы выяснить, как это происходит, команда ученых проанализировала двадцать TDE. Наблюдения охватывали радио-, видимый, ультрафиолетовый и рентгеновский диапазоны. Для примерно десяти из этих событий исследователи смогли определить как скорость потребления материи, так и формирование джетов. Было установлено, что при ярких TDE существует короткая фаза, когда черные дыры быстро поглощают материю, производя начальные джеты. Спустя несколько лет эти черные дыры начинают генерировать вторичные джеты, когда поглощают материал из своих аккреционных дисков с темпом около 2% от предела Эддингтона, аналогично звёздным черным дырам.
Таким образом, процесс формирования джетов оказывается независимым от масштаба: как звёздные, так и сверхмассивные черные дыры образуют аккреционные диски, и если они поглощают материю выше 2% от предела Эддингтона, то джеты будут образовываться. Это открытие позволяет ученым более глубоко понимать динамику звёздных черных дыр, чтобы лучше объяснять и процесс работы сверхмассивных черных дыр.
Мнение SpaceDiscover
Данное исследование существенно расширяет наши представления о механизмах формирования джетов в черных дырах и демонстрирует, как различные категории черных дыр могут взаимодействовать с материей. Понимание динамики аккреционных дисков звёздных черных дыр может помочь раскрыть загадки, связанные с водоворотом материи в сверхмассивных черных дырах и дать ответы на многие вопросы о их эволюции.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
