Повороты пространства-времени могут объяснить некоторые из самых ярких объектов во Вселенной
The team created a 3D model to show how gas and dust in the accretion disc were being fed into a black hole.3D-модель беспорядочного режима питания черной дыры раскрывает потенциальное объяснение странного поведения квазаров с диммером.
Для галактик крайне необычно делать что-либо в спешке, но «меняется». Квазары типа «посмотри» являются исключением.
Они могут включать и выключать свои струи излучения всего за несколько лет или даже месяцев. Этот акт исчезновения шокировал астрофизиков, когда его впервые наблюдали в 2014 году, и продолжает озадачивать ученых.
Находясь в центре молодых галактик, квазары (или «квазизвездные радиоисточники») обычно сгорают 27 триллионов раз. ярче нашего Солнца. Квазары состоят из хищной сверхмассивной черной дыры и ее еды: газа и пыли, кружащихся вокруг нее в аккреционном диске.
Предыдущие модели предполагали, что материя, вращающаяся вокруг черной дыры, пересечет горизонт событий в относительно упорядоченно, как вода, стекающая в канализацию. Предполагалось, что это медленный процесс, продолжающийся в течение 10 000 или более лет.
«На протяжении десятилетий люди делали очень серьезное предположение, что аккреционные диски выровнены по вращению черной дыры», — говорит ведущий автор Ник Кааз, астрофизик из Северо-Западного университета в США.
«Но газ, который питает эти черные дыры, не обязательно знает, в какую сторону вращается черная дыра, так почему же они автоматически выравниваются? Изменение выравнивание кардинально меняет изображение.»
Когда команда создала трехмерную компьютерную модель вращающейся черной дыры, которая не совпадала со своим аккреционным диском, начались странные вещи.
Вместо того, чтобы вести себя как основа для пиццы, вращаемая вокруг пальца повара, аккреционный диск начал деформироваться и разрываться.
Он раскололся на внутренний поддиск и внешний диск, и каждый диск вращается под разным наклоном, как гироскоп.
Это раскол диска был вызван вращающейся черной дырой, скручивающей пространство-время вокруг себя – общерелятивистский процесс, называемый перетаскиванием кадров.
«Когда [черные дыры] вращаются, они тянут пространство вокруг себя, как гигантская карусель, и заставляют его тоже вращаться», — говорит Кааз.
Перетаскивание кадра оказывает более сильное притяжение на материал, вращающийся по орбите ближе к черная дыра и более слабое притяжение материала, вращающегося дальше по орбите.
Эта разница означает, что внутренний диск вращается быстрее, чем внешний.
Поначалу диск удерживается трением и давлением. вместе. Но в конечном итоге скручивание пространства-времени черной дырой приводит к тому, что внутренний диск распадается на отдельный диск, который меньше по размеру и, следовательно, его легче перемещать.
«Область разрыва — это то место, где черная дыра побеждает, » говорит Кааз.
Эти два диска расположены под разными углами друг к другу и сталкиваются, вызывая толчки. «Стримеры» с внешнего диска падают на внутренний поддиск, заставляя вещество быстрее поступать в черную дыру.
Эта дополнительная масса толкает внутренний диск к черной дыре, где она поглощается, а затем поглощается. гравитация черной дыры вытягивает газ из внешней области, чтобы пополнить внутреннюю область. Эти процессы могут пролить свет на то, почему квазары могут внезапно выключаться и включаться.
«Классическая теория аккреционного диска не может объяснить такое резкое изменение», — говорит Кааз.
«Но явления, которые мы видим, в наших симуляциях потенциально может объяснить это. Быстрое прояснение и затемнение соответствуют разрушению внутренних областей диска».
Эта статья была опубликована в The Astrophysical Journal.
