Почему черные дыры могут светиться?

Как уже давно было замечено экспертами в астрономии, от черных дыр исходит яркое свечение. Разумеется, это светятся не сами дыры, а поглощаемая ими материя. Эти яркие «водовороты» были названы блазарами. Ученые предполагают две основные теории почему черная дыра может светиться.

Влияние галактик

Чем крупнее черная дыра, тем более яркий свет от нее исходит. И ученые из Финского центра астрономии сделали заявление о том, что смогли выяснить причину.

Большая часть галактик по всей Вселенной вращается у наиболее крупных черных дыр, подобно планетам вокруг Солнца. Иногда эти галактики не проявляют особой активности, но бывают и яркими. Большое количество материи концентрируется прямо по контуру и начинает кружить. Постепенно она нагревается, из-за чего начинает светиться.

Блазары также могут выбрасывать струи, разлетающиеся перпендикулярно дыре. Ученые считают, что они состоят из материи у края, расположенного ближе к воронке черной дыры. Что не сгинуло внутри, начинает ускоряться у наружных линий, двигаясь к полюсам. И уже там выбрасывается с ускорением, которое почти равно скорости света. За счет экстремального ускорения, она начинает излучать свет по всему электромагнитному спектру.

Как именно струе удается разогнать материал до такой большой скорости, десятки лет оставалось вопросом, на который ни один ученый не мог ответить. Однако разобраться в нем было крайне важно, поскольку блазары можно назвать лучшей базой для изучения физики высокой сложности.

Не так давно ответ был получен с помощью высокомощного рентгеновского телескопа IXPE. Его линзы обратили к наиболее заметному блазару — в созвездии «Геркулес», который находится более чем в 450 млн световых лет от Земли.

Ученым удалось сделать вывод, что ударные волны создаются толчками в тех самых струях. Именно ударным волнам и удается придать джетам дополнительное ускорение. Чем ближе непосредственно к черной дыре, тем выше это ускорение. Также именно там рождаются рентгеновские лучи. Далее по струе частицы постепенно снижают свою энергию, тем самым создавая оптическое, а после — радиоизлучение.

Что же именно является источником этих толчков, осталось до конца не ясным. Но возможно, что более быстрые частицы догоняют медленные, что и становится причиной столкновений.

Аккреционный диск

Как известно, черная дыра поглощает все, что попадает в пределы ее гравитации. Это относится к любому веществу или предмету, включая также звезды и планеты. Вторая догадка говорит о том, что в процессе поглощения звезды разрываются на части и газ из них направляется прямо к черной дыре. Однако, при попадании на орбиту он получает существенный момент вращения. Поэтому, вместо того чтобы двигаться по прямой, газ из звезд так и остается кружить по орбите, образуя таким образом газовый диск, который ученые также называют аккреционным.

Вращение газовых частиц бывших звезд происходит на околосветовой скорости. Черная дыра продолжает их поглощать, но в данном случае все происходит не так быстро, как могло бы. Однако нельзя не отметить, что крупные черные дыры то и дело разрывают яркие звезды, потому и аккреционный диск может оставаться плотным и ярким на протяжении миллионов лет. При этом светить он будет ярче, чем любая другая звезда. Кроме того, такой диск испускает мощные волны тепла.

Хотя и условный, но самый наглядный пример можно привести из детской энциклопедии по физике, обратившись к теме центробежной силы: если человек не будет крепко держаться за поручни быстро кружащейся карусели, его может выбросить за ее пределы. К слову, это свойство черных дыр имеет особую важность для образования новых звезд в различных галактиках. Хоть это и кажется абсурдным, но черные дыры, уничтожающие все вокруг себя, способны давать новую жизнь космическим телам.

Происходит это следующим образом:

• Частицы звездного газа на высокой скорости могут вырваться из аккреционного диска, точно также, как в примере с человеком и каруселью.
• Вырвавшись, они улетают за пределы влияния черных дыр, поэтому их не затягивает снова.
• Равномерное перемешивание вещества стимулирует появление новых звезд.

Плюс к тому, при поглощении звезды черная дыра выбрасывает в пространство огромное количество различных частиц, включая углерод, который является ключевым фактором для возможности зарождения новой жизни.

Изображение в превью:
Автор: Image by vecstock on Freepik
Источник: www.freepik.com