Магнитные поля заставляют черные дыры светиться

По оценкам ученых, около половины всего излучения во Вселенной после Большого взрыва исходит из вещества, падающего в сингулярность сверхмассивных черных дыр. Такова также, скорее всего, и природа излучения квазаров, самых ярких из всех известных объектов во Вселенной. В течение многих десятилетий ученые пытались понять, как черные дыры, являясь абсолютно темными объектами, могут производить столь мощное излучение.

Данные рентгеновского телескопа Chandra помогли решить эту задачу. Предметом исследований послужила система черной дыры GRO J1655–40, расположенной в нашей Галактике. Черная дыра J1655 окружена ярким аккреционным диском, в который постоянно втягивается вещество от сопутствующей звезды.

«По межгалактическим стандартам J1655 находится почти рядом с Землей, таким образом, она может служить моделью для изучения прочих черных дыр, включая сверхмассивных гигантов, обнаруженных в квазарах», — объясняет проф. Джон Миллер (Jon Miller), руководитель исследования.

Энергия газа в аккреционном диске при его вращении вокруг черной дыры должна каким-либо образом преобразовываться в энергию излучения. Ученые предположили, что магнитные поля могут приводить к потере энергии за счет трения в газе и создавать поток излучения, направленного от диска. Импульс этого потока, или «ветра», согласно закону сохранения момента движения, должен быть направлен наружу.

При анализе спектров Chandra было установлено, что скорость и плотность ветра диска J1655 соответствовали данным компьютерного моделирования для потоков, порожденных магнитными полями.

«В 1973 астрофизики создали теорию, согласно которой магнитные поля могут приводить к генерации света черными дырами, — комментирует соавтор работы Джон Раймонд (John Raymond). — Теперь, более 30 лет спустя, мы, наконец, получили экспериментальные доказательства этому».

Магнитные поля могут играть важную роль в общей теории возникновения, существования и энергетики аккреционных дисков, которые образуются не только возле черных дыр, но также вокруг молодых, подобных Солнцу звезд, при формировании планет, а также вокруг сверхплотных нейтронных звезд.