Диски вокруг черных дыр оказались плоскими: неожиданные выводы российских ученых
Исследование, которое провели сотрудники Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ, подтвердило, что аккреционные диски — гигантские «бублики» из раскаленного газа, вращающиеся вокруг черных дыр в рентгеновских двойных системах, — имеют плоскую форму. Это открытие наконец-то поставило точку в многолетних спорах физиков, которые пытались описать форму диска с помощью сложных математических моделей, предлагая варианты от сфероидальной структуры до более изогнутых конфигураций.
Аккреционные диски образуются, когда черная дыра «крадет» вещество у своей звезды-компаньона. Материя закручивается вокруг черной дыры, нагревается до миллионов градусов и начинает испускать излучение в рентгеновском диапазоне. Именно это излучение и позволяет астрономам наблюдать такие системы — как известно, сами черные дыры не испускают свет. Запуск IXPE наконец-то дал астрономам долгожданную возможность измерять поляризацию этого рентгеновского света, то есть оценивать конкретное направление, в котором колеблется электромагнитная волна. Результаты показали, что излучение дисков поляризовано, причем степень и направление поляризации зависят от толщины диска и того, под каким углом мы на него смотрим.
Подтверждение плоской формы диска черных дыр не просто помогло ученым узнать больше об этих экстремальных объектах, но и стало веским основанием для пересмотра многих существующих моделей описания процессов, происходящих во Вселенной. В частности, теперь ученые могут с большей точностью описывать динамику материи у горизонта событий, процессы нагрева плазмы и формирования рентгеновского излучения. «Эти наблюдения впервые дают возможность проверить, насколько теоретические предсказания астрофизики совпадают с реальностью. Сравнение показало почти идеальное соответствие», — отмечают в МГУ.
Открытие имеет значение не только для фундаментальной астрофизики, но и для решения практических задач — например, для построения моделей аккреции в активных ядрах галактик и прогнозирования рентгеновской активности черных дыр. Понимание того, как именно устроены аккреционные диски, помогает изучать физику сильных гравитационных полей, где проверяются законы общей теории относительности. В будущем астрономы планируют продолжить наблюдения с помощью IXPE и других рентгеновских телескопов, чтобы проследить, как меняются свойства дисков в разные фазы их активности и насколько применимы полученные результаты для других подобных систем.
Ранее ученые выяснили, что темная материя может превращать планеты-гиганты в черные дыры.
