Учёные обнаружили редкое явление в космосе: «сердцебиение» чёрной дыры

Это периодическое изменение интенсивности рентгеновского излучения, которое может длиться от нескольких секунд до нескольких минут

Чёрные дыры, хотя и не являются живыми объектами, могут обладать некоторыми характеристиками, которые напоминают биологические процессы. Одним из таких явлений является «сердцебиение» чёрной дыры, которое возникает, когда она потребляет огромное количество газа.

Это явление было обнаружено в результате нового исследования, которое раскрыло механизм, лежащий в основе этого процесса.

Когда чёрная дыра находится в двойной системе с другой звездой, она может стягивать газ со звезды. Этот газ сжимается и нагревается до высоких температур, испуская рентгеновское излучение. Именно этот процесс позволил астрономам впервые идентифицировать чёрные дыры, например, в случае Cygnus X-1, одного из самых ярких источников рентгеновского излучения на небе.

В процессе потребления газа чёрной дырой может произойти внезапный выброс рентгеновских лучей, вызванный быстрым потреблением большого количества материала. Этот выброс может быть настолько мощным, что его можно обнаружить даже на больших расстояниях. Астрономы изучали такие вспышки в течение многих лет и обнаружили, что иногда они сопровождаются странной изменчивостью — регулярным импульсом активности, который напоминает сигнал ЭКГ человеческого сердца.

Эти импульсы назвали «сердцебиением» чёрной дыры, они представляют собой периодическое изменение интенсивности рентгеновского излучения, которое может длиться от нескольких секунд до нескольких минут. Явление было обнаружено только у двух чёрных дыр из сотен известных, и поэтому оно представляет собой очень редкое и интересное явление.

Группа астрономов из Китайской академии наук в Пекине изучила последнюю вспышку «сердцебиения» и описала процесс, который может её объяснить. Они представили свою работу для публикации в The Astrophysical Journal.

Изучаемая ими вспышка произошла от чёрной дыры IGR J17091-3624, находящейся в 28 000 световых годах от Земли. Используя рентгеновские данные, полученные с помощью рентгеновской обсерватории, которая изучает нейтронные звёзды Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), установленной на МКС, и космического рентгеновского телескопа Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) в 2022 году, команда обнаружила явные доказательства наличия во вспышке сигнала, похожего на явление «сердцебиения».

Изучая событие подробно, исследователи пришли к выводу, что эти импульсы обусловлены взаимодействиями и нестабильностями внутри материала, окружающего чёрную дыру. Когда материал падает в чёрную дыру, он образует тонкий, быстро вращающийся диск, который наклонен вниз к горизонту событий. Это создаёт нестабильную ситуацию, поскольку излучение диска конкурирует с гравитационным притяжением чёрной дыры.

Чтобы вызвать «сердцебиение», диск временно фрагментируется, теряя свою связность и отправляя большой комок материала к чёрной дыре. Это высвобождает огромное количество излучения, которое проявляется «пульсом». Затем излучение нагревает газ, что временно предотвращает его поглощение. Затем газ восстанавливает равновесие, прежде чем процесс повторяется.

«Сердцебиение» чёрной дыры — сложное явление, которое ещё не до конца изучено. Однако исследователи надеются изучить его подробнее, поскольку оно дает ценную информацию о взаимоотношениях между чёрными дырами и их окружением. Это может помочь лучше понять природу чёрных дыр и их роль в эволюции Вселенной.