Деякі чорні діри мають «серцебиття»: як воно виникає

Чорні діри – не живі, але виявилося, що деякі з них мають «серцебиття», якщо вони споживають велику кількість енергії. І нове дослідження виявило, як воно може з'явитися, повідомляє Live Science.

Коли чорні діри існують у подвійній системі, вони можуть витягувати газ із зірки-компаньйона. Коли це відбувається, стискається газ і нагрівається до неймовірно високих температур, випускаючи при цьому рентгенівське випромінювання. Саме завдяки цьому процесу астрономи вперше ідентифікували чорні діри у разі Cygnus X-1, одного з найяскравіших джерел рентгенівського випромінювання на небі.

У розпал трапези, яка може тривати від тисяч до мільйонів років, може статися колосальний викид. Це раптовий спалах рентгенівського випромінювання, викликаний швидким споживанням величезної кількості матеріалу.

Протягом багатьох років астрономи вивчали такі спалахи, але іноді ті демонстрували дивну поведінку. Крім загального спалаху, спостерігалася невелика мінливість, регулярний імпульс активності. Вчені назвали цей імпульс серцебиттям, оскільки його поведінка нагадувала сигнал ЕКГ.

Тепер група вчених із Ключової лабораторії астрофізики елементарних частинок Китайської академії наук у Пекіні вивчила останній спалах серцебиття та з'ясувала, що може його продукувати.

Спалах, який вони вивчали, походив від IGR J17091-3624, чорної діри, що знаходиться за 28 тисяч світлових років від Землі. Використовуючи рентгенівські дані, отримані за допомогою Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) та Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) у 2022 році, група виявила явні докази сигналу, схожого на серцебиття у спалаху.

Вчені вивчили властивості серцебиття і дійшли висновку, що воно зумовлено взаємодіями та нестабільностями всередині матеріалу, що оточує чорну діру.

Коли матеріал падає в чорну діру, він не тільки стискається, але й утворює тонкий диск, що швидко обертається. Внутрішній край цього диска нахилений до горизонту подій чорної діри, тоді як решта диска світиться в рентгенівському випромінюванні. Це створює вкрай нестабільну ситуацію, оскільки випромінювання диска конкурує з гравітаційним тяжінням чорної діри.

Серцебиття виникає через те, що диск тимчасово фрагментується, втрачаючи свою зв'язність і відправляючи велику грудку матеріалу вниз до чорної діри. Це звільняє величезну кількість випромінювання, яке починає пульсувати. Потім випромінювання нагріває газ, що тимчасово запобігає його падінню. Потім газ заспокоюється, перш ніж процес повторюється, готуючи ґрунт для іншого серцебиття.

Раніше вчені виявили чорну діру, яка повільно пожирає зірку навколо неї.