У некоторых черных дыр есть «сердцебиение»: как оно возникает

Черные дыры – не живые, но оказалось, что у некоторых из них есть «сердцебиение», если они потребляют большое количество энергии. И новое исследование раскрыло, как оно может появиться, сообщает Live Science.

Когда черные дыры существуют в двойной системе, они могут вытягивать газ из звезды-компаньона. Когда это происходит, газ сжимается и нагревается до невероятно высоких температур, выпуская при этом рентгеновское излучение. Именно благодаря этому процессу астрономы впервые идентифицировали черные дыры в случае Cygnus X-1, одного из самых ярких источников рентгеновского излучения на нашем небе.

В разгар «трапезы», которая может длиться от тысяч до миллионов лет, может произойти колоссальный выброс. Это внезапная вспышка рентгеновского излучения, вызванная быстрым потреблением огромного количества материала.

На протяжении многих лет астрономы изучали такие вспышки, но иногда они демонстрировали странное поведение. В дополнение к общей вспышке, наблюдалась небольшая изменчивость, регулярный импульс активности. Ученые назвали этот импульс сердцебиением, поскольку их поведение напоминало сигнал ЭКГ.

Теперь группа ученых из Ключевой лаборатории астрофизики элементарных частиц Китайской академии наук в Пекине изучила последнюю вспышку сердцебиения и выяснила, что может ее продуцировать.

Вспышка, которую они изучали, произошла от IGR J17091-3624, черной дыры, находящейся в 28 тысячах световых годах от Земли. Используя рентгеновские данные, полученные с помощью Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) и Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) в 2022 году, группа обнаружила явные доказательства сигнала, похожего на сердцебиение, во вспышке.

Ученые изучили свойства сердцебиения и пришли к выводу, что оно обусловлено взаимодействиями и нестабильностями внутри материала, окружающего черную дыру.

Когда материал падает в черную дыру, он не только сжимается, но и образует тонкий, быстро вращающийся диск. Внутренний край этого диска наклонен вниз к горизонту событий черной дыры, в то время как остальная часть диска светится в рентгеновском излучении. Это создает крайне нестабильную ситуацию, поскольку излучение диска конкурирует с гравитационным притяжением черной дыры.

Сердцебиение возникает из-за того, что диск временно фрагментируется, теряя свою связность и отправляя большой комок материала вниз к черной дыре. Это высвобождает огромное количество излучения, которое начинает пульсировать. Затем излучение нагревает газ, что временно предотвращает его падение. Затем газ успокаивается, прежде чем процесс повторяется, подготавливая почву для другого сердцебиения.

Ранее ученые обнаружили черную дыру, которая медленно пожирает звезду, вращающуюся вокруг нее.