Дослідники виявили вісім нових "ехо" систем чорних дір у Молочному Шляху, і вони звучать так, ніби проходять через жахливу аеродинамічну трубу. Що цікаво, відлуння натякають на роль чорних дір в еволюції галактик.

Не пропустіть TESS знайшов дві скелясті екзопланети поряд з червоним карликом: їх зможе вивчити "Джеймс Вебб"

Трохи про чорні діри

Гравітаційне тяжіння чорної діри настільки велике, що навіть світло не може покинути її. Чорні діри часто оточені скупченнями перегрітого газу та пилу, відомими як акреційний диск. Коли чорна діра "живиться" цим матеріалом, вона генерує спалахи яскравого рентгенівського світла, що відбиваються від газу, який падає на неї.

У новому дослідженні дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) використовували інструмент, що одержав назву "Машина реверберації", для ідентифікації восьми нових ехо-подвійних чорних дір або систем із зіркою, що обертається навколо чорної діри.

Що знайшли вчені

NICER вивчає рентгенівське випромінювання від таких джерел, як чорні діри та нейтронні зорі.

Використовуючи ці дані, алгоритм команди ідентифікував 26 рентгенівських подвійних чорних дір, які, як було відомо, випускають рентгенівські спалахи. Потім команда звузила список до 10 систем, які були досить близькими та яскравими, щоб дослідники могли розрізнити рентгенівське відлуння серед спалахів.

Цей метод виявив вісім раніше невідомих ехо-сигналів від сусідніх рентгенівських подвійних чорних дір. Згідно з заявою Массачусетського технологічного інституту, досі було відомо лише дві такі системи, що випромінюють рентгенівське відлуння в Молочному Шляху.

Дослідники виявили, що серед восьми ідентифікованих систем чорні діри мали масу від 5 до 15 мас Сонця, і всі вони "харчувалися" сонцеподібними зірками. Використовуючи ці дані, команда відтворила еволюцію чорної діри, коли вона "з'їдала" зірковий матеріал, а потім перетворила рентгенівське відлуння на звукові хвилі, які ви можете прослухати.

Як звучать чорні діри, які пожирають зорі: відео

Вчені відтворили еволюцію чорної діри

Дослідники порівняли ехо-сигнали у восьми системах, виявивши загальну еволюцію у безпосередній близькості від чорних дір.

Чорні діри генерують рентгенівське випромінювання протягом декількох тижнів. У цей час навколо чорних дір з'являються корони, що світяться, – області високоенергетичної плазми відразу за межами чорної діри – і струмені речовини, що рухаються майже зі швидкістю світла. Потім, протягом декількох днів, корони починають тьмяніти, а джети випаровуються, оскільки чорні діри переходять у стан з нижчою енергією.

Однак чорні дірки випромінюють останній сплеск високоенергетичних частинок, перш ніж повністю зникнути. Згідно із заявою вчених, це може допомогти пояснити, як надмасивні чорні діри, які, як вважається, знаходяться в центрах усіх великих галактик, викидають частинки на величезні відстані та впливають на формування галактик.

Роль чорних дір в еволюції галактик – невирішене питання сучасної астрофізики. Цікаво, що ці подвійні чорні діри здаються "міні" надмасивними чорними дірками, і тому, розуміючи спалахи в цих невеликих, близьких системах, ми можемо зрозуміти, як подібні спалахи в надмасивних чорних дірах впливають на галактики, в яких вони знаходяться,
– розповіла Ерін Кара, співавтора дослідження та доцента фізики Массачусетського технологічного інституту.

Читайте на сайті Світи, подібні до Венери, виявилися напрочуд поширеними в "населених" зонах

Частина рентгенівського випромінювання відбивається від акреційних дисків чорних дір, створюючи відлуння початкового випромінювання. Дослідники розрахували відстань між короною чорної діри та акреційним диском, ґрунтуючись на тому, коли NICER отримував світло від корони, а не на тому, коли він виявляв рентгенівське відлуння. Своєю чергою, карта околиць чорної діри дала натяки на те, як еволюціонували її корона та диск.

Крім того, дослідники виявили, що перехідний період стану з високою енергією до стану з нижчою енергією збільшився у всіх вивчених подвійних чорних дірах, що дозволяє припустити, що відстань між короною і диском також збільшилася. Це може бути результатом короткочасного розширення корони під час останнього високоенергетичного вибуху чорної діри, "перш ніж вона закінчить свою зіркову трапезу та затихне", йдеться у заяві дослідників.