Способность окрестностей черных дыр создавать струи плазмы, двигающиеся со скоростью близкой к скорости света, часто связана с самыми мощными взрывами в космосе — гамма-всплесками. До недавнего времени ученые не могли точно объяснить, как черные дыры формируют магнитные поля, необходимые для джетов. Новые результаты исследования показали, что эти космические объекты сохраняют магнитные поля родительских нейтронных звезд.
В 1977 году астрофизик Роджер Блэндфорд и Роман Знаек… представилиМеханизм получения энергии (образующей мощные струи плазмы аккреционного диска вокруг космического «монстра») из вращающейся черной дыры, окруженной сильным магнитным полем, представляет собой процесс Блэндфорда — Знаека. Процесс создает парадокс: перед коллапсом сильные магнитные поля в ядре звезды должны замедлять ее вращение из-за переноса углового момента, но звезда с сильным магнитным полем не может вращаться быстро.
Группа researchers во главе с Оре Готтлибом рассказала об инновационном решении проблемы. Ore Gottlieb) из Колумбийского университета (США). В работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal LettersКоманда предполагает, что черная дыра получает сильное магнитное поле не от родительской звезды, а на ранней стадии эволюции нейтронной звезды, которая образуется после коллапса ядра массивной звезды и может стать черной дырой.
Ученые пришли к такому выводу, используя эволюционные модели звезд MESA и релятивистскую магнито-гидродинамическую симуляцию для создания компьютерной модели. Результаты показали, что при коллапсе массивного светила сначала образуется быстро вращающаяся нейтронная звезда, генерирующая сильные магнитные поля. Затем из-за избытка углового момента вокруг нее формируется аккреционный диск: он удерживает магнитные поля, помогая нейтронной звезде набрать достаточную массу для последующего коллапса в черную дыру.
Магнитное поле нейтронной звезды, закрепленное за счет аккреционного диска, связывается с горизонтом событий черной дыры. Это позволяет звезде выпускать струи энергии, которые соответствуют признакам гамма-всплесков.
«Очень интересно наконец-то понять это фундаментальное свойство черных дыр и то, как гамма-всплески питаются от них — самые энергетически насыщенные события во Вселенной». заключили авторы научной работы.
Предыдущие исследования изучали отдельные нейтронные звезды и черные дыры, где во время коллапса исчезает магнетизм. Готтлиб с группой обнаружил, что молодые нейтронные звезды имеют собственные аккреционные диски. Это открытие позволяет предположить передачу сильных магнитных полей черными дырами.
Вычисления показали, что в большинстве случаев аккреционный диск вокруг черной дыры формируется быстрее, чем магнитное поле нейтронной звезды теряется.
Модель, предложенная учеными, открывает новые направления для исследований: поиск признаков взаимодействия джетов с окружающей средой, создание моделей, объясняющих различные типы гамма-всплесков и связанные с ними сверхновые, а также лучшее понимание механизмов, ответственных за генерацию сильных магнитных полей нейтронных звезд.