Вблизи черных дыр обнаружили стоячие волны
Ученым известно, что в аккреционных потоках вокруг чёрных дыр творится что-то странное, но только сейчас международная команда во главе с профессором Мао Цзижуном установила, что именно. Согласно их исследованию, опирающемуся на ряд релятивистских формул, там находится особая, «стоячая» ударная волна. Вероятно, именно она — ключ к разгадке тайны квазипериодических колебаний.
Первоначально квазипериодические колебания в рентгеновском диапазоне были обнаружены в системах белых карликов и нейтронных звёзд, но затем стали одной из самых узнаваемых «меток» чёрных дыр. С их помощью, помимо прочего, можно весьма точно вычислить массу этих сверхплотных монстров (чем она больше — тем медленнее происходят колебания). Но, несмотря на прекрасную изученность КПК, как явления, некоторые особенности механизма их появления оставались для астрономов неизвестными.
Это, по всей видимости, бесповоротно изменила работа коллектива учёных под руководством профессора Мао из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук (CAS). Они изучали аккрецию вещества вокруг чёрных дыр с низким угловым моментом. Так как условия, о которых идёт речь, характеризуются чудовищной гравитацией и сверхвысокими энергиями, команде пришлось прибегнуть к двух- и трёхмерному MHD-моделированию (в рамках одного из разделов Общей теории относительности). И в динамике аккреции вскрылась одна любопытная деталь.
Гипотезы о том, что в аккреционных потоках вблизи сверхмассивных чёрных дыр могут образовываться ударные волны, высказывались неоднократно. Более того, некоторые признаки этих волн были обнаружены. Но то, что выявили Мао и его коллеги, оказалось по-настоящему удивительным: ударная волна в их симуляциях находилась в статичном, «застывшем» состоянии. По крайней мере, именно такую картину нарисовали уравнения общей релятивистской магнитогидродинамики (MHD).
До этого было непонятно, может ли стационарная ударная волна существовать в реальных условиях. Но результат моделирования недвусмысленно указывает на то, что возле чёрных дыр с низким угловым моментом такая волна может сохранять стабильность на протяжении всего процесса аккреции.
Более того, их возникновение напрямую связано со свойствами аккреционного диска: в «стандартных и нормально развивающихся» системах такое возможно, а вот в «магнитно-заблокированных» — нет. И самое главное: именно стоячая ударная волна, ускоряя заряженные частицы, судя по всему, и порождает те самые квазипериодические колебания. К такому выводу пришли учёные, сопоставив итоги исследования с результатами наблюдений за рентгеновскими двойными и активными ядрами галактик. А значит, в изучении процессов галактической эволюции наметился новый небольшой, но существенный прорыв.
