Астрономы приблизились к разгадке одной из тайн, скрытых в черных дырах: выяснилось, что вызывает мерцание горячих дисков, вращающихся вокруг них.
Черную дыру, аномальную область пространства-времени, из которой даже свет не может вырваться, что делает ее физически невидимой. Тем не менее, астрономы способны зафиксировать момент сближения звезды с черной дырой, после чего она будет поглощена, превратившись в аккреционный диск, сияющий подобно целой галактике.
Интенсивность свечения этих дисков не постоянна: области вокруг черных дыр демонстрируют «мерцание», причины которого долгое время оставались невыясненными. Для поиска ответа на этот вопрос, команда астрономов из Австралии и США в течение пяти лет изучала более пяти тысяч самых активных черных дыр.
В самом сердце нашей галактики Млечный Путь располагается сверхмассивная черная дыра, чья масса во много раз превышает массу Солнца, и при этом демонстрирует относительно стабильное поведение. Около 200 миллиардов звезд, включая наше светило, безопасно вращаются вокруг этого массивного объекта. Однако в других галактиках ситуация может быть совсем иной: при столкновении двух галактик гравитационные взаимодействия могут привести к тому, что звезды окажутся на опасной близости к черной дыре, после чего она разорвет их и поглотит. «Аппетит» некоторых черных дыр вызывает удивление: в 2018 году была описана черная дыра, способная поглотить наше Солнце всего за 48 часов.
Несмотря на это, ученые до сих пор обладают ограниченными знаниями о том, как черные дыры ведут себя во время поглощения умирающей звезды. Пятилетние наблюдения за наиболее активными черными дырами позволили получить ежедневные данные об изменениях яркости их аккреционных дисков. Анализ показал, что мерцание диска связано с турбулентностью в чрезвычайно плотной и хаотичной среде, на которую воздействуют мощные гравитационные и магнитные поля, в условиях экстремального искривления пространства. Еще в 1998 году астрономы предложили объяснение этого феномена, назвав его «магнитно-вращательной нестабильностью», но потребовались годы наблюдений и корректировка построенных моделей с учетом размеров черной дыры и скорости вращения аккреационного диска, чтобы паттерны мерцания окрестностей самых разных дыр приобрели схожий вид.
Ученые намерены исследовать причины незначительных отличий между аккреционными дисками различных черных дыр. Вероятно, некоторые из них обусловлены тем, что мы наблюдаем разные объекты под разными углами. В этом случае, внесение поправок, учитывающих пространственное положение, позволит создать точную модель процесса «питания» черной дыры и получить больше информации об этих таинственных космических объектах.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.