Черные дыры могут поглощать материю гораздо быстрее, чем считалось
Согласно классической модели, черная дыра «питается» довольно медленно — раз в десятки или сотни лет. Но это не объясняет, почему квазары — ярчайшие объекты в центрах галактик, состоящие из сверхмассивной черной дыры и аккреционного диска, — так часто вспыхивают. Однако новейшее моделирование показало, что черная дыра способна поглощать материю в десятки раз быстрее.
Исследование, опубликованное в научном журнале The Astrophysical Journal, было проведено группой астрофизиков из Северо-Западного университета США под руководством Ника Кааза. Оно стало возможным благодаря 340-тонному суперкомпьютеру под названием Summit — одному из самых быстрых в мире. Именно на нем была проведена симуляция процессов внутри квазаров, которая и опровергла прежние представления об их жизни.
Сначала черная дыра поглощает внутренний субдиск, в результате чего высвобождается огромное количество энергии, а мы видим яркую вспышку. Затем материал с внешней стороны диска падает внутрь, образуя новый субдиск, и весь процесс повторяется. Но почему вспышки случаются по одной-две штуки в год, а квазары прямо на наших глазах могут неоднократно менять свой вид, если, согласно классическому прочтению общей теории относительности, этот процесс должен занимать лет сто?
«Классическая теория аккреционного диска подразумевает, что диск эволюционирует медленно, и не может объяснить это резкое изменение динамики. Но явления, которые мы наблюдаем в наших симуляциях, потенциально способны дать объяснение. Быстрое вспыхивание и затемнение согласуются с разрушением внутренних областей диска», — объяснил Ник Кааз.
Когда внутренний диск отрывается от внешнего, он начинает эволюционировать независимо и прецессирует быстрее, потому что он ближе к черной дыре и гораздо легче. Согласно моделированию Summit, газ из разных частей диска сталкивается и создает яркие разряды, которые притягивают еще больше материала к черной дыре. К тому же возмущения материи, называемые «стриммерами», падая на внутренний субдиск, фактически «заталкивают» вещество в область черной дыры, что резко увеличивает скорость поглощения.
«Внутренняя область аккреционного диска, откуда исходит большая часть яркости, может полностью исчезнуть довольно быстро, в течение нескольких месяцев. По сути, мы видим, как она полностью исчезает. Система перестает быть яркой. Затем она снова становится ярче, и процесс повторяется», — подчеркивает Кааз.
Причем если это моделирование верно, то оно проливает больше света на феномен черных дыр в целом, а не только на квазары. Ведь астрофизики до сих пор точно не знают, как именно газ попадает из аккреционного диска в черную дыру. Теперь, по мнению авторов исследования, у ученых есть шанс приблизиться к ответу на «центральный вопрос физики аккреционного диска».
