Ученые воспроизвели звучание черных дыр, пожирающих звезды

Исследователи обнаружили восемь новых "эхо" систем черных дыр в Молочном Пути, и они звучат так, будто проходят через ужасную аэродинамическую трубу. Что интересно, эхо намекают на роль черных дыр в эволюции галактик.

Не упустите TESS нашел две скалистые экзопланеты рядом с красным карликом: их сможет выучить "Джеймс Уэбб"

Немного о черных дырах

Гравитационное тяготение черной дыры настолько велико, что даже свет не может покинуть ее. Черные дыры часто окружены скоплениями перегретого газа и пыли, известными как аккреционный диск. Когда черная дыра "питается" этим материалом, она генерирует вспышки яркого рентгеновского света, отражающиеся от падающего на нее газа.

В новом исследовании исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) использовали инструмент, получивший название "Машина реверберации", для идентификации восьми новых эхо-двойных черных дыр или систем со звездой, вращающейся вокруг черной дыры.

Справка! Этот алгоритм анализирует данные NASA Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), рентгеновского телескопа с высоким временным разрешением на борту Международной космической станции.

Что нашли ученые

NICER изучает рентгеновское излучение от источников, таких как черные дыры и нейтронные звезды.

Используя эти данные, алгоритм команды идентифицировал 26 рентгеновских двойных черных дыр, выпускавших рентгеновские вспышки. Затем команда сузила список до 10 систем, достаточно близких и ярких, чтобы исследователи могли различить рентгеновское эхо среди вспышек.

Этот метод обнаружил восемь ранее неизвестных эхо-сигналов от соседних рентгеновских двойных черных дыр. Согласно заявлению Массачусетского технологического института, до сих пор было известно только две такие системы, излучающие рентгеновское эхо в Молочном Пути.

Исследователи обнаружили, что среди восьми идентифицированных систем черные дыры имели массу от 5 до 15 масс Солнца, и все они "питались" солнцевидными звездами. Используя эти данные, команда воспроизвела эволюцию черной дыры, когда она "съедала" звездный материал, а затем превратила рентгеновское эхо в звуковые волны, которые вы можете прослушать.

Как звучат черные дыры, пожирающие звезды: видео

Ученые воспроизвели эволюцию черной дыры

Исследователи сравнили эхо-сигналы в восьми системах, обнаружив всеобщую эволюцию в непосредственной близости от черных дыр.

Черные дыры генерируют рентгеновское излучение в течение нескольких недель. В это время вокруг черных дыр появляются светящиеся короны – области высокоэнергетической плазмы сразу за пределами черной дыры – и струи вещества, двигающиеся почти со скоростью света. Затем, в течение нескольких дней, короны начинают тускнеть, а джеты улетучиваются, поскольку черные дыры переходят в состояние с более низкой энергией.

Однако черные дыры излучают последний всплеск высокоэнергетических частиц, прежде чем полностью исчезнуть. Согласно заявлению ученых, это поможет объяснить, как сверхмассивные черные дыры, которые, как считается, находятся в центрах всех крупных галактик, выбрасывают частицы на огромные расстояния и влияют на формирование галактик.

Роль черных дыр в эволюции галактик – нерешенный вопрос современной астрофизики. Интересно, что эти двойные чёрные дыры кажутся "мини" сверхмассивными чёрными дырами, и потому, понимая вспышки в этих небольших, близких системах, мы можем понять, как подобные вспышки в сверхмассивных чёрных дырах влияют на галактики, в которых они находятся,
– рассказала Эрин Кара, соавтор исследования и доцент физики Массачусетского технологического института.

Читайте на сайте Миры, подобные Венере, оказались удивительно распространенными в "населенных" зонах

Часть рентгеновского излучения отражается от аккреционных дисков черных дыр, создавая эхо исходного излучения. Исследователи рассчитали расстояние между короной черной дыры и аккреционным диском, основываясь на том, когда NICER получал свет от короны, а не на том, когда он обнаруживал рентгеновское эхо. В свою очередь карта окрестностей черной дыры дала намеки на то, как эволюционировали ее корона и диск.

Кроме того, исследователи обнаружили, что переходный период состояния с высокой энергией к состоянию с более низкой энергией увеличился во всех изученных двойных черных дырах, что позволяет предположить, что расстояние между короной и диском также увеличилось. Это может быть результатом кратковременного расширения короны во время последнего высокоэнергетического взрыва черной дыры, прежде чем она закончит свою звездную трапезу и затихнет, говорится в заявлении исследователей.