Плазменные джеты черных дыр сияют как космические маяки

Изображения были получены с помощью компьютерного моделирования и могут помочь разгадать загадку о том, как формируются джеты.
Несмотря на название, черные дыры не всегда черные. Когда черная дыра поглощает объект, газ и пыль, вращающиеся вокруг, нагревают материал по краям до обжигающих температур. Этот процесс создает похожие на маяк пучки заряженных частиц, которые движутся наружу со скоростью, близкой к скорости света, испуская излучение, которое может сиять ярче, чем галактика.
«Они похожи на лазерные лучи, пронизывающие Вселенную и позволяющие нам видеть черные дыры, излучение которых в противном случае было бы слишком тусклым, чтобы их можно было обнаружить», - сказал астрофизик Александр Чеховской из Северо-западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс.
Но сложные механизмы, стоящие за этими джетами, остаются плохо понятыми. Потенциальное понимание проблемы связано с тем фактом, что материал вокруг черной дыры превращается в плазму. Физики давно подозревают, что извилистые магнитные поля каким-то образом взаимодействуют с искривленной тканью пространства-времени вокруг вращающейся черной дыры, вызывая появление джетов.
Используя высокодетальные компьютерные модели, Кайл Парфри из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и его коллеги смогли смоделировать, как заряженные частицы вблизи края черной дыры вызывают закручивание и вращение магнитных полей. Ученые использовали информацию из теории относительности Альберта Эйнштейна для моделирования пар этих частиц, летящих по особым орбитам. Эти орбиты настроены так, что, если одна из частиц дуэта упадет в черную дыру, ее партнер будет двигаться на очень высокой скорости, выталкивая себя, используя энергию, украденную из самой черной дыры.
Любой объект, даже мешок с мусором, может быть сброшен с космического корабля на одну из этих орбит, и это даст кораблю мощный заряд энергии, считает Чеховской, который не принимал участия в работе.
Новые вычислительные методы помогут исследователям лучше изучить области интенсивного электрического тока вблизи края черной дыры, которые могут быть связаны с рентгеновским и гамма-излучением, видимым в джетах. Затем команда хочет более реалистично смоделировать процесс генерации пар заряженных частиц. По словам Парфри, это позволит астрономам лучше прогнозировать свойства джетов.
Полученные данные также помогут ученым интерпретировать результаты двух работ, телескопа Event Horizon и GRAVITY, которые в настоящее время направлены на фотографирование тени, отбрасываемой на окружающий материал сверхмассивной черной дырой в центре Млечного пути, сказал Парфри.