Посмотрите, как черная дыра разрывает звезду в клочья в новых безумных симуляциях

Известно, что гигантские черные дыры в центрах галактик, таких как наш Млечный Путь, иногда пожирают близлежащие звезды.

Это приводит к драматическому и сложному процессу, поскольку звезда, падающая к сверхмассивной черной дыре, спагеттизированные и разорванные в клочья. Возникающий в результате фейерверк известен как приливное разрушение.

В новом исследовании, опубликованном сегодня в The Astrophysical Journal Letters, мы создали наиболее подробные на сегодняшний день модели того, как этот процесс развивается в течение года. .

Черная дыра, разрывающая Солнце

Американский астроном Джек Г. Хиллс и британский астроном Мартин Рис впервые выдвинули теорию о приливных разрушениях в 1970-х и 80-х годах.

Но, ко всеобщему удивлению, большинство из более чем 100 потенциальных приливных событий, обнаруженных на сегодняшний день, светятся в основном в видимых длинах волн, а не рентгеновские лучи.

Наблюдаемые температуры в обломках составляют всего 10 000 градусов по Цельсию. Это похоже на поверхность умеренно теплой звезды, а не на миллионы градусов, ожидаемые от горячего газа вокруг сверхмассивной черной дыры.

Еще более странным является предполагаемый размер светящегося материала вокруг черной дыры: в несколько раз больше чем наша Солнечная система, и быстро расширяется от черной дыры со скоростью в несколько процентов от скорости света.

Учитывая, что даже черная дыра с массой в миллион солнечных масс лишь немного больше нашего Солнца, Огромный размер светящегося шара материала, полученный в результате наблюдений, стал полной неожиданностью.

Хотя астрофизики предположили, что черная дыра должна быть каким-то образом задушена материалом во время разрушения, чтобы объяснить отсутствие рентгеновского излучения, до сих пор никто не смог показать, как это происходит на самом деле. Вот тут-то и приходят на помощь наши симуляции.

Хлеб и отрыжка

Черные дыры — это беспорядочные едоки, мало чем отличающиеся от пятилетнего ребенка с тарелкой спагетти. Звезда начинается с компактного тела, но затем превращается в спагетти: экстремальные приливы черной дыры растягивают его в длинную тонкую нить.

Поскольку половина вещества из теперь уже измельченной звезды выбрасывается в сторону черная дыра, фактически поглощается только 1% ее массы. Остальное в конечном итоге выбрасывается из черной дыры в виде своего рода космической «отрыжки».

Смоделировать приливные разрушения с помощью компьютера сложно. Законы гравитации Ньютона не работают вблизи сверхмассивной черной дыры, поэтому приходится учитывать все странные и удивительные эффекты общей теории относительности Эйнштейна.

Но аспирантам нужна тяжелая работа. Наш недавний выпускник Дэвид Липтай разработал новый метод моделирования по принципу Эйнштейна, который позволил команде экспериментировать, бросая ничего не подозревающие звезды в общем направлении к ближайшей черной дыре. Вы даже можете сделать это самостоятельно.

Полученные в результате симуляции, которые можно увидеть на видео здесь, впервые показывают приливные разрушения на всем пути от глотания до отрыжки. p>

Они следят за спагеттификацией звезды до момента, когда обломки падают обратно на черную дыру, а затем приближаются к ней, превращая поток в нечто вроде извивающегося садового шланга. Симуляция длится более года после падения. первоначальный шаг.

На запуск одного из самых мощных суперкомпьютеров Австралии ушло больше года. Уменьшенная версия выглядит так:

Что мы обнаружили?

К нашему большому удивлению, мы обнаружили, что 1% материала, который падает в черную дыру, генерирует столько тепла, что обеспечивает энергию чрезвычайно мощный и почти сферический истечение. (Примерно как в тот раз, когда вы съели слишком много карри, и примерно по той же причине.)

Черная дыра просто не может проглотить столько, поэтому то, что она не может проглотить, душит центральный двигатель и постепенно отбрасывается.

При наблюдении в наши телескопы моделирование многое объясняет. Оказывается, предыдущие исследователи были правы насчет удушения. Это выглядит следующим образом:

Новые модели показывают. почему приливные разрушения на самом деле выглядят как звезда размером с Солнечную систему, расширяющаяся со скоростью в несколько процентов от скорости света, питаемая черной дырой внутри? Фактически, это можно даже назвать «солнцем черной дыры».

Дэниел Прайс, профессор астрофизики, Университет Монаша

Эта статья переиздана из журнала The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.