Переломный момент в физике: мертвая звезда раскрыла секрет гигантских черных дыр

Ученые использовали рентгеновский космический телескоп XRISM для изучения ветров нейтронной звезды. Такие звезды еще называют мертвыми, ведь они появляются после смерти обычных массивных звезд. Несмотря на свое прозвище эти звезды являются активными объектами. Астрофизики обнаружили неожиданные различия между мощными и энергичными ветрами, который исходят из аккреционного диска нейтронной звезды и ветрами, исходящими из аккреционных дисков, окружающих сверхмассивные черные дыры в центрах крупных галактик. Ученые говорят, что это открытие может стать переломным моментом в физике. Оно может пролить свет на физические процессы, связанные с притоком вещества из аккреционных дисков к поверхности как нейтронных звезд, так и сверхмассивных черных дыр, а также с оттоком ветров из этих дисков. Понимание этой динамики может пролить свет на то, как эти ветры влияют на космическое окружение сверхмассивных черных дыр. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сверхмассивные черные дыры окружены аккреционными дисками из газа и пыли, из которых материя попадает в черную дыру. Похожие диски также имеют нейтронные звезды. Астрофизики обнаружили неожиданные различия между аккреционными дисками сверхмассивных черных дыр и нейтронных звезд.

Ученые провели наблюдение за мощными ветрами, исходящими из аккреционного диска нейтронной звезды GX13+1, расположенной на расстоянии от 23 000 до 26 000 световых лет от Земли в нашей галактике Млечный Путь. По словам ученых, исследование дало революционные результаты.

Может показаться странным исследовать ветры сверхмассивных черных дыр, изучая ветер, исходящий от нейтронной звезды, но астрофизики пришли к выводу, что механизмы, лежащие в основе этих явлений, похожи.

Сюрприз от нейтронной звезды

Еще до начала наблюдений за GX13+1, эта нейтронная звезда преподнесла ученым сюрприз: ее яркость увеличилась настолько, что астрофизики предположили, что она достигла или даже превысила предел Эддингтона.

Этот теоретический предел касается количества материи, которое может набрать для увеличения массы нейтронная звезда или черная дыра. Чем больше материи накапливается, тем больше выходит энергии, а значит, тем большее внешнее давление оказывается на падающее вещество. При достижении предела Эддингтона внешнее давление энергии настолько велико, что поступление вещества к объекту прекращается, а окружающее вещество выталкивается космическими ветрами.

Ученые наблюдали, как GX13+1 достигает предела Эддингтона, и при этом нейтронная звезда создала ветер, более плотный, чем когда-либо видели исследователи.

На этом сюрпризы не закончились. Ученые выяснили, что ветер двигался не с той скоростью, которая ожидалась. Космические ветры, образующиеся на пределе Эддингтона или около него, могут двигаться со скоростью до 200 миллионов км/ч.

Но ветер, дующий из GX13+1, двигался со скоростью 980 000 км/ч, что примерно в 800 раз выше скорости звука на Земле. Но недостаток скорости ветра компенсировался его плотностью. При этом в отличие от ветров, дующих из сверхмассивных черных дыр вблизи предела Эддингтона, которые представляют собой комковатую массу, ветер из GX13+1 двигался плавно.

Открытие может изменить представление о самых экстремальных объектах Вселенной

Ученые говорят, что ветры, которые примерно одинаковы с точки зрения предела Эддингтона, совершенно разные у нейтронных звезд и черных дыр. Пока что астрофизики считают, что эти различия могут быть результатом разницы температур аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд, подобных GX13+1, и вокруг сверхмассивных черных дыр.

Аккреционные диски вокруг сверхмассивных черных дыр больше и ярче, чем вокруг нейтронных звезд, а значит, их энергия рассеивается на большей площади. Это означает, что свет, выпускаемый более крупными аккреционными дисками, находится в ультрафиолетовой области электромагнитного спектра, в то время как электромагнитное излучение от дисков вокруг нейтронных звезд представляет собой рентгеновские лучи, обладающие большей энергией.

Ультрафиолетовый свет взаимодействует с материей легче, чем рентгеновские лучи, поэтому излучение аккреционных дисков сверхмассивных черных дыр может более эффективно толкать материю, что приводит к возникновению более быстрых ветров, считают ученые.

Это открытие может изменить наше понимание того, как излучение и материя взаимодействуют вокруг самых экстремальных объектов во Вселенной и как они передают энергию в свое космическое окружение, влияя на эволюцию галактик.

Как уже писал Фокус, астрономы обнаружили в атмосфере Сатурна структуры, которые не видели нигде в Солнечной системе.

Также Фокус писал о том, что ученые рассказали, что случилось с астероидом, который уничтожил динозавров. Примерно 66 миллионов лет назад в Землю врезался огромный астероид со скоростью более 40 000 км/ч. Падение астероида привело к массовому вымиранию на нашей планете.