Рисунок художника, изображающий вращающийся аккреционный диск вокруг невидимой сверхмассивной чёрной дыры. Процесс аккреции приводит к случайным колебаниям светимости диска с течением времени, и эта закономерность, как выяснилось, связана с массой чёрной дыры в новом исследовании, проведённом учёными из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн. (Изображение: Марк А. Гарлик / Фонд Саймонса)  | Epoch Times Россия
Рисунок художника, изображающий вращающийся аккреционный диск вокруг невидимой сверхмассивной чёрной дыры. Процесс аккреции приводит к случайным колебаниям светимости диска с течением времени, и эта закономерность, как выяснилось, связана с массой чёрной дыры в новом исследовании, проведённом учёными из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн. (Изображение: Марк А. Гарлик / Фонд Саймонса)

Размер чёрной дыры раскрывается по её характеру питания

Масса активно питающихся сверхмассивных чёрных дыр связана с временными интервалами в виде мерцания света.
Автор: 17.09.2021 Обновлено: 17.09.2021 15:12
Исследователи сообщают, что схемы питания чёрных дыр позволяют понять их размер. Новое исследование показало, что мерцание яркости, наблюдаемое в активно питающихся сверхмассивных чёрных дырах (SMBH), связано с их массой. Сверхмассивные чёрные дыры в миллионы или миллиарды раз массивнее Солнца и обычно находятся в центре массивных галактик.

Исследователи говорят, что в спящем состоянии, не питаясь газом и окружающими их звёздами, SMBH излучают очень мало света. Единственный способ, которым астрономы могут их обнаружить, — это их гравитационное воздействие на звёзды и газ в их окрестностях. Однако в ранней Вселенной, когда SMBH быстро росли, они активно подпитывались ( аккрецировали ) материалами с интенсивной скоростью и испускали огромное количество излучения, иногда затмевая всю галактику, в которой они находились.

Новое исследование, проведённое под руководством аспиранта астрономии Колина Берке из Университета Иллинойса и профессора Юэ Шэнь, выявило определённую взаимосвязь между массой активно питающихся сверхмассивных чёрных дыр (SMBH) и характерными временными интервалами в виде мерцания света. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Наблюдаемый свет от аккрецирующей сверхмассивной чёрной дыры непостоянен. Из-за физических процессов, которые ещё не изучены, он показывает повсеместное мерцание во временных масштабах — от часов до десятилетий.

Берк сказал:

«Было много исследований, в которых изучалась возможная взаимосвязь наблюдаемого мерцания и массы SMBH, но результаты были неубедительными и иногда противоречивыми».

Исследователи собрали большой количество данных об активно питающихся SMBH, чтобы изучить изменчивый характер мерцания. Они определили характерный временной масштаб, в течение которого картина меняется, что тесно коррелирует с массой SMBH.

Затем исследователи сравнили результаты с аккрецирующими белыми карликами, остатками звёзд, подобных нашему Солнцу, и обнаружили, что сохраняется такая же зависимость массы и масштаба во времени, хотя белые карлики в миллионы или миллиарды раз менее массивны, чем сверхмассивные ЧД.

Процесс питания чёрной дыры

По словам исследователей, мерцание света — это случайные колебания в процессе питания чёрной дыры. Астрономы могут количественно оценить эту картину мерцания, измерив силу изменчивости как функцию временных масштабов. При аккрецирующих СМ чёрных дыр, картина изменчивости меняется от коротких временных масштабов до длинных. Этот переход изменчивости происходит в характерном временном масштабе, которые длиннее для более массивных чёрных дыр.

Команда сравнила кормление чёрной дыры с нашим приёмом пищи или питья, приравняв этот процесс к человеческой отрыжке. Младенцы часто отрыгивают, когда пьют молоко, в то время как взрослые могут сдерживаться более длительное время. Чёрные дыры делают то же самое.

Шен сказал:

«Эти результаты позволяют предположить, что процессы, вызывающие мерцание во время аккреции, универсальны, независимо от того, является ли центральный объект сверхмассивной чёрной дырой или гораздо более лёгким белым карликом».

Янь-Фей Цзян, исследователь из Института Флэтайрон и соавтор исследования, сказал:

«Твёрдое установление связи между наблюдаемым мерцанием света и фундаментальными свойствами аккретора, безусловно, поможет нам лучше понять процессы аккреции».

Астрофизические чёрные дыры бывают самых разных масс и размеров. Между популяцией чёрных дыр звёздной массы, которые весят в несколько десятков раз больше массы Солнца, и сверхмассивными чёрными дырами существует популяция чёрных дыр, называемых чёрными дырами промежуточной массы, которые весят примерно в 100-100000 раз больше массы Солнца.

Ожидается, что IMBH будут формироваться в большом количестве на протяжении всей истории Вселенной, и они могут дать семена, необходимые для последующего роста в SMBH. Однако с точки зрения наблюдений эта популяция IMBHs удивительно неуловима. Существует только одна бесспорно подтвержденная IMBH, которая весит примерно в 150 раз больше массы Солнца. Но эта IMBH была обнаружена случайно, благодаря гравитационно-волновому излучению от слияния двух менее массивных чёрных дыр.

Берк сказал:

«Теперь, когда существует корреляция между картиной мерцания и массой центрального аккрецирующего объекта, мы можем использовать её для предсказания того, как может выглядеть сигнал мерцания от IMBH».

Астрономы во всём мире ждут официального начала эры масштабных исследований, следящих за динамичным и изменчивым небом. Обсерватория Vera C. Rubin в Чили в рамках проекта Legacy Survey of Space and Time начиная с конца 2023 года будет исследовать небо в течение десяти лет и собирать данные о мерцании света для миллиардов объектов.

Соавтор исследования Синь Лю, профессор астрономии, сказала:

«Изучение набора данных LSST для поиска мерцающих моделей, которые соответствуют аккрецирующим IMBHs, имеет потенциал для открытия и полного понимания этой давно разыскиваемой загадочной популяции чёрных дыр».

Предоставлено: Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн.

Трой Оукс родился и вырос в Австралии и всегда хотел знать, почему и как всё работает, что привело его к любви к науке. Он профессиональный фотограф и с удовольствием фотографирует прекрасные австралийские пейзажи. Он также является профессиональным охотником за штормами и в настоящее время живет в Херви-Бей, Австралия.

Источник: nspirement.com

Комментарии
Уважаемые читатели,

Спасибо за использование нашего раздела комментариев.

Просим вас оставлять стимулирующие и соответствующие теме комментарии. Пожалуйста, воздерживайтесь от инсинуаций, нецензурных слов, агрессивных формулировок и рекламных ссылок, мы не будем их публиковать.

Поскольку мы несём юридическую ответственность за все опубликованные комментарии, то проверяем их перед публикацией. Из-за этого могут возникнуть небольшие задержки.

Функция комментариев продолжает развиваться. Мы ценим ваши конструктивные отзывы, и если вам нужны дополнительные функции, напишите нам на editor@epochtimes.ru


С наилучшими пожеланиями, редакция Epoch Times

Упражения Фалунь Дафа
ВЫБОР РЕДАКТОРА