Ученые нашли необычные волны в потоках черных дыр: что известно
Группа ученых под руководством профессора Мао Цзижуна из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук опубликовала в журнале The Astrophysical Journal исследование, подтверждающее наличие «стоячей» ударной волны в режимах аккреции черных дыр (ЧД) с низким угловым моментом.
Используя моделирование общей релятивистской магнитогидродинамики, исследователи доказали потенциальную возможность существования стационарной ударной волны в аккреционных потоках вокруг черных дыр.
Аккреция вещества возникает вокруг компактных сверхплотных объектов из-за их сильных гравитационных полей. Физика аккреции — это передний край астрофизических исследований высоких энергий и ключевой фактор в понимании формирования и эволюции галактик.
С тех пор как в 2019 году Телескоп горизонта событий (Event Horison Telescope) сделал первое изображение тени черной дыры, изучение аккреции вблизи горизонта событий ЧД стало главным приоритетом в этой области.
Хотя уже давно высказывались гипотезы о том, что в аккреционных потоках вблизи черных дыр в центрах галактик могут формироваться ударные волны (при этом «стоячие ударные волны» определяются их фиксированным положением по отношению к наблюдателю), научный консенсус относительно их существования до сих пор не достигнут.
Чтобы устранить этот пробел, группа провела как двумерное, так и трехмерное магнитногидродинамическое моделирование в рамках общей теории относительности. Они обнаружили, что в режимах аккреции с низкой угловой скоростью вещества ударная волна постоянно формируется вблизи центра черной дыры и сохраняет стабильное положение на протяжении всего процесса аккреции. Иными словами скорость ударной волны компенсируется встречной скоростью вещества, и кажется, что волна стоит на месте.
Стоячие ударные волны появляются в аккреционных дисках «стандартной и нормальной эволюции» (SANE), но отсутствуют в системах «магнитно-задержанных дисков» (MAD).
Исследование также связывает «стоячие» ударные волны с хорошо изученным астрофизическим явлением — так называемыми квазипериодическими колебаниями (quasi-periodical oscillations, QPO). Поскольку стоячие ударные волны колеблются в фиксированных плоскостях, они ускоряют заряженные частицы. Излучение, генерируемое этими ускоренными частицами, соответствует периодическим сигналам, наблюдаемым в рентгеновских двойных системах и активных ядрах галактик, что предлагает новое объяснение происхождения QPO.
Как ни странно, нечто отдаленно похожее изредка происходит и на Земле в гренландских фьордах. Недавно мы рассказывали о «стоячем цунами» под названием сейш.
