Сверхмассивные черные дыры, которые расположены в центрах большинства галактик, остаются одними из самых загадочных объектов во Вселенной. Они могут иметь массу в миллионы или даже миллиарды раз больше Солнца. В центре Млечного Пути находится Sagittarius A* – черная дыра массой примерно четыре миллиона солнечных масс. Об этом пишет Futurity.
Смотрите также На Марсе заметили, как древний вулканический пепел меняет поверхность планеты
Как черная дыра разрушает звезду и почему это важно?
Проблема в том, что такие объекты не излучают свет, поэтому их можно исследовать только косвенно – по влиянию на окружающие звезды и газ. Одним из ключевых способов является наблюдение за так называемыми событиями приливного разрушения.
Новое исследование, опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters, под руководством Eric Coughlin из Syracuse University объясняет, что происходит, когда звезда подходит слишком близко к черной дыре.
Звезда не исчезает мгновенно. Мощная гравитация растягивает ее в длинный поток вещества. Со временем этот поток начинает вращаться вокруг черной дыры. Важно, что этот процесс объясняется не классической физикой, а эффектами General Theory of Relativity.
Когда части этого потока сталкиваются между собой, возникают мощные вспышки энергии. После этого вещество постепенно "падает" в черную дыру. Оба процесса – столкновения и последующее поглощение – создают настолько яркое излучение, что оно может временно превзойти светимость всей галактики.
Такие явления называют событиями приливного разрушения, или TDE. Они являются одним из немногих способов исследовать скрытые черные дыры в других галактиках.
Чтобы лучше понять эти процессы, ученые использовали современные компьютерные модели. Команда под руководством Lucio Mayer из University of Zurich применила метод гидродинамики частиц. В модели звезда разбивается на миллиарды условных частиц, которые взаимодействуют между собой по законам движения жидкостей, описанными уравнениями Navier–Stokes equations.
Благодаря использованию мощных суперкомпьютеров и графических процессоров удалось получить значительно более точную картину. Оказалось, что вещество не разлетается хаотично, как предполагали ранее, а формирует узкий и упорядоченный поток, который движется по предсказуемой траектории.
Исследование также показало, что на ход событий влияют три фактора – масса черной дыры, скорость ее вращения и ориентация этого вращения. Если черная дыра вращается, возникает эффект так называемой узловой прецессии, когда траектория потока смещается. Из-за этого части потока могут не сразу столкнуться, а сделать несколько оборотов перед этим.
Это помогает объяснить, почему события приливного разрушения выглядят по-разному. Одни вспышки возникают быстро и быстро исчезают, другие длятся дольше. Разница в поведении может быть связана не только с массой черной дыры, но и с ее вращением.
Таким образом, когда звезда разрушается, это создает своеобразный сигнал, который позволяет обнаружить невидимую черную дыру. Благодаря новым моделям и более мощным телескопам астрономы постепенно учатся точнее "читать" эти сигналы.