Новый взгляд на динамику вращательной энергии черной дыры
V-kosmose.com

Новый взгляд на динамику вращательной энергии черной дыры

Новый взгляд на динамику вращательной энергии черной дыры

Аккреционный диск (красный) вокруг сверхмассивной черной дыры. Лучи высвобождаются вертикально

Астрофизики разработали новую модель, чтобы проверить гипотезу о сверхмассивных черных дырах в галактических центрах. С ее помощью удается предсказать, какой объем энергии вращения теряет черная дыра, когда высвобождает лучи ионизирующего вещества (астрофизические струи). Энергетические потери оцениваются на основе вычислений магнитного поля струи.

Ученые наблюдали за сотнями релятивистских струй. Речь идет о крупных оттоках вещества, выделяемого активными галактическими ядрами, укрывающими сверхмассивные черные дыры. Материя в струе разгоняется практически до скорости света, поэтому используется термин «релятивистский». Эти струи колоссальны даже по астрономическим рамкам – могут вытягиваться на несколько процентов галактического радиуса (в 300000 раз больше соответствующей черной дыры).

Но касательно струй остается еще много вопросов. На самом деле, исследователи все еще точно не знают из чего они сделаны, так как обзор не предоставляет спектральных линий. Принято полагать, что они представлены электронами и позитронами или протонами.

Материя, вращающаяся и падающая в черную дыру, именуется аккреционным диском. Именно она играет важную роль в процессе формирования струи. Считают, что черная дыра с аккреционным диском становится наиболее эффективным механизмом для трансформации энергии (может превышать 100%).

В своем роде, принцип напоминает работу электрического велосипеда. Однако, существует несоответствие между поступающей энергией и высвобожденной. Кажется, будто есть скрытый энергетический источник. Это некий аккумулятор, подпитывающий вращение черной дыры.

С помощью аккреции черная дыра получает угловой момент (разгоняется). Струи вплетаются в энергию вращения. Подобные эффекты можно заметить у юных звездных объектов. Но их скорость вращения намного меньше.

Поперечная структура магнитного поля струи

Поперечная структура магнитного поля струи

Недавно ученые создали новый метод измерения магнитных полей в струях, высвобожденный активными галактическими ядрами. Черная дыра не обладает собственным магнитным полем. Но вокруг нее генерируется вертикальное магнитное поле ионизируемым веществом в аккреционном диске. Чтобы вычислить потерю вращательной энергии, нужно отыскать магнитный поток через границу вокруг черной дыры (горизонт событий).

Располагая массивностью черной дыры, можно рассчитать дистанцию от оси вращения до горизонта событий. Это позволяет определить электрическую разность потенциалов между осью вращения и границей. При учете экранированного электрического поля в плазме можно выявить электрический ток возле черной дыры. Зная показатели тока и разности потенциалов, получится оценить объем потерянной энергии.

Анализ показывает корреляцию между общей мощностью струи и потерей вращательной энергии. Интересно, что в исследовании используется недавняя модель реактивной структуры. Ранее думали, что струи обладают однородной поперечной структурой. Сейчас же поле струи неоднородно, что предлагает более точные результаты.

Большинство галактик со струями проживают слишком далеко, чтобы определить точную структуру их магнитных полей. Поэтому полагаться пока можно лишь на эксперименты и модели. Эта теоретическая работа позволяет оценить потерю вращательной энергии без знания скорости вращения. Понадобится лишь измерение магнитного поля.