Вчені виявили рідкісне явище — «серцебиття» чорної діри

Це періодична зміна інтенсивності рентгенівського випромінювання, яке може тривати від кількох секунд за кілька хвилин. Чорні дірки, хоч і не є живими об’єктами, можуть мати деякі характеристики, які нагадують біологічні процеси. Одним із таких явищ є «серцебиття» чорної дірки, яке виникає, коли вона споживає величезну кількість газу. Це було виявлено в результаті нового дослідження, яке розкрило механізм, що лежить в основі цього процесу.

Коли чорна діра знаходиться у подвійній системі з іншою зіркою, вона може стягувати газ із зірки. Цей газ стискається та нагрівається до високих температур, випускаючи рентгенівське випромінювання. Саме цей процес дозволив астрономам вперше ідентифікувати чорні дірки, наприклад, у разі Cygnus X-1, одного з найяскравіших джерел рентгенівського випромінювання на небі.

У процесі споживання газу чорною дірою може статися раптовий викид рентгенівських променів, спричинений швидким споживанням великої кількості матеріалу. Цей викид може бути настільки потужним, що можна виявити навіть на великих відстанях. Астрономи вивчали такі спалахи протягом багатьох років і виявили, що іноді вони супроводжуються дивною мінливістю – регулярним імпульсом активності, що нагадує сигнал ЕКГ людського серця.

Ці імпульси назвали «серцебиттям» чорної діри, вони є періодичною зміною інтенсивності рентгенівського випромінювання, яке може тривати від кількох секунд до кількох хвилин. Явище було виявлено лише у двох чорних дірок із сотень відомих, і тому воно є дуже рідкісним і цікавим явищем.

Група астрономів з Китайської академії наук у Пекіні вивчила останній спалах «серцебиття» та описала процес, який може його пояснити. Вони представили свою роботу для публікації в Astrophysical Journal.

Спалах, що вивчається ними, походить від чорної діри IGR J17091-3624, що знаходиться в 28 000 світлових роках від Землі. Використовуючи рентгенівські дані, отримані за допомогою рентгенівської обсерваторії, яка вивчає нейтронні зірки Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), встановленої на МКС, і космічного рентгенівського телескопа Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) у 2022 році. , схожого явища «серцебиття».

Вивчаючи подію докладно, дослідники дійшли висновку, що ці імпульси зумовлені взаємодіями та нестабільностями всередині матеріалу, що оточує чорну дірку. Коли матеріал падає в чорну дірку, він утворює тонкий диск, що швидко обертається, який нахилений вниз до горизонту подій. Це створює нестабільну ситуацію, оскільки випромінювання диска конкурує з гравітаційним тяжінням чорної дірки.

Щоб викликати «серцебиття», диск тимчасово фрагментується, втрачаючи свою зв’язність і відправляючи велику грудку матеріалу до чорної діри. Це звільняє величезну кількість випромінювання, яке проявляється «пульсом». Потім випромінювання нагріває газ, що тимчасово запобігає його поглинанню. Потім газ відновлює рівновагу, як процес повторюється.

«Серцебиття» чорної дірки — складне явище, яке ще не до кінця вивчене. Однак дослідники сподіваються вивчити його докладніше, оскільки воно дає цінну інформацію про взаємини між чорними дірками та їх оточенням. Це може допомогти краще зрозуміти природу чорних дірок та їх роль в еволюції Всесвіту.