Тайны "сердцебиения" чёрных дыр

Чёрные дыры, несмотря на то, что не являются живыми существами, могут проявлять некоторые свойства, похожие на биологические процессы. Одним из таких фантастических явлений выступает «сердцебиение» чёрной дыры, которое возникает в момент ее интенсивного поглощения газа.

Открытие явления

Это захватывающее открытие стало возможным благодаря новому исследованию, которое раскрыло механизм, стоящий за этим процессом.

Когда чёрная дыра находится в двойной системе с другой звездой, она может захватывать газ из атмосферы звезды. Этот газ сжимается и нагревается до высоких температур, испуская рентгеновское излучение. Именно этот процесс позволил астрономам впервые идентифицировать чёрные дыры, как в случае с Cygnus X-1 — одним из ярчайших источников рентгеновского излучения на небе.

Механизм "сердцебиения"

Во время поглощения газа чёрной дырой может произойти внезапный выброс рентгеновских лучей, вызванный быстрым потреблением значительного объема материала. Такие выбросы могут быть столь мощными, что их возможно обнаруживать даже на больших расстояниях. Астрономы изучали подобные вспышки на протяжении многих лет и заметили, что иногда они сопровождаются необъяснимой изменчивостью — периодическими импульсами активности, напоминающими сигнал ЭКГ человеческого сердца.

Эти импульсы получили название «сердцебиение» чёрной дыры и представляют собой периодические изменения в интенсивности рентгеновского излучения, которые могут продолжаться от нескольких секунд до нескольких минут. Данное явление было зафиксировано только у двух из сотен известных чёрных дыр, что делает его редким и интересным.

Исследование IGR J17091-3624

Группа астрономов из Китайской академии наук в Пекине проанализировала последнюю вспышку «сердцебиения» и описала возможный механизм этого процесса. Их работа была представлена для публикации в журнале The Astrophysical Journal.

Изучаемая вспышка произошла от чёрной дыры IGR J17091-3624, расположенной на расстоянии 28 000 световых лет от Земли. Используя рентгеновские данные, полученные с рентгеновской обсерватории Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), установленной на Международной космической станции, и космического рентгеновского телескопа Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), в 2022 году команда обнаружила четкие доказательства наличия сигнала, похожего на «сердцебиение».

Причины "сердцебиения"

В ходе детального изучения события исследователи пришли к выводу, что эти импульсы обуславливаются взаимодействиями и нестабильностями внутри материалов, окружающих чёрную дыру. Когда материал падает на поверхность чёрной дыры, он образует тонкий, быстро вращающийся диск, наклонённый к горизонту событий. Это создаёт нестабильность, где излучение диска конкурирует с гравитационным притяжением чёрной дыры.

Чтобы вызвать «сердцебиение», диск временно распадается, теряя свою связность и отправляя большой комок материала к чёрной дыре. Это приводит к высвобождению огромного количества излучения, проявляющегося в виде «пульса». Затем это излучение нагревает газ, временно препятствуя его дальнейшему поглощению. После этого газ достигает равновесия, и процесс повторяется.

Будущее исследований

«Сердцебиение» чёрной дыры — это сложное явление, которое ещё не до конца изучено. Однако исследователи надеются углубить свои исследования, так как это может предоставить ценную информацию о взаимодействии чёрных дыр и их окружением. Эти данные помогут лучше понять природу чёрных дыр и их роль в эволюции Вселенной.