|
Столкновения черных дыр вызывают вспышки
|
|
|
|
Впервые у ученых есть расчеты и моделирование, которые объясняют загадочные вспышки в галактике OJ 287. Примерно дважды в 12 лет на расстоянии 3,5 миллиардов световых лет в ночном небе вспыхивает свет, эквивалентный 1 триллиону солнц, а затем исчезает в течение следующих нескольких месяцев. Это явление, которое астрономы фиксируют с конца 1880-х годов, возникло в галактике, известной как OJ 287.
|
|
|
|
На протяжении более 40 лет астрономы объясняли странное регулярное поведение вспышек тем, что они вызваны парой чрезвычайно массивных черных дыр, которые сталкиваются друг с другом. Теоретически, сверхмассивные двойные пары должны быть обычным явлением, но это единственная система, в которой есть четкие доказательства существования такой пары.
|
|
|
|
"Подобные сверхмассивные двойные пары предоставляют редкую возможность исследовать, как галактики сливаются и растут с течением времени", - говорит Шон Ресслер, научный сотрудник Канадского института теоретической физики (CITA).
|
|
|
|
Ресслер руководил исследованием, опубликованным в журнале Astrophysical Journal Letters, в котором представлены первые в истории результаты моделирования OJ 287. Среди трех его соавторов - Лучано Комби, национальный научный сотрудник CITA в институте Периметра и Университете Гвельфа, Барт Рипперда из CITA и Синью Ли из Университета Цинхуа.
|
|
|
|
|
|
|
Что касается пары OJ 287, то первичная черная дыра является одной из крупнейших известных, ее масса примерно в 18 миллиардов раз превышает массу земного Солнца. Она окружена газовым диском, падающим внутрь, к горизонту событий. Вторичная черная дыра, масса которой всего в 150 миллионов раз превышает массу земного Солнца, неоднократно сталкивается с этим диском, создавая взрыв света.
|
|
|
|
Это объяснение, которое в основном основывается на простых расчетах "ручкой и бумагой" того, как черные дыры взаимодействуют с окружающим их газом. В статье команды Combi представлены первые в истории результаты моделирования OJ 287 в целом. В отличие от предыдущих оценок, их работа позволила изучить, как диск реагирует на повторяющиеся столкновения, как выбрасываемый газ взаимодействует со вторичной черной дырой и как вторичная черная дыра скручивает и усиливает магнитные поля, окружающие диск, чтобы стимулировать отток.
|
|
|
|
"Эти расчеты учитывают сложное взаимодействие между экстремальной гравитацией, электродинамикой и гидродинамикой жидкости, чтобы тщательно проверить, действительно ли модель может объяснить наблюдаемые выбросы", - говорит Комби. "Это первый случай, когда газ (который испускает свет) вокруг двойной дыры был смоделирован полностью".
|
|
|
|
Команда использовала результаты моделирования для создания анимации, основанной на фундаментальном понимании физики, которая по-настоящему оживляет систему, расположенную в центре OJ 287.
|
|
|
|
"В течение многих лет идея столкновения черной дыры меньшей массы с диском черной дыры большей массы вдохновляла на потрясающие визуализации и художественное оформление, но теперь у нас есть несколько захватывающих анимаций, основанных на более сложных расчетах", - говорит Ресслер.
|
|
|
|
Результаты моделирования в целом подтверждают идею о том, что столкновение вторичной черной дыры с диском может генерировать достаточно энергии, чтобы объяснить наблюдаемую вспышку света. Также видно, что столкновения изменяют структуру диска, деформируя его и создавая временные спиральные узоры, которые опускаются внутрь.
|
|
|
|
"Эти расчеты действительно следует рассматривать как первый шаг к полностью реалистичному моделированию", - говорит Ресслер. "Это шаг к созданию полностью согласованной картины системы".
|
|
|
|
Источник
|
