Мы – это то, что мы едим – новое исследование показывает, что данное правило распространяется и на черные дыры. Эти загадочные объекты скрывают множество тайн и собирают вокруг себя множество теорий. Даже то, как они “кушают” до конца неизвестно. Когда сверхмассивные черные дыры в центрах галактик откачивают газ из своего окружения, перегретый газ излучает на длинах волн в диапазоне от рентгеновского излучения до радио. Такой процесс поглощения принято называть аккрецией, пожирая ближайшую материю для наращивания массы – в этом черные дыры мастера. Таким образом недавнее исследование показывает влияние поглощаемых газов на аккреционный диск.

Когда объект, такой как звезда, попадает в черную дыру, он подвергается процессу, называемому «вырыванию приливов». Это означает, что гравитационное притяжение черной дыры разрывает звезду на атомы, прежде чем они достигнут горизонта событий.

Чем питаются Черные Дыры?

Черные дыры – это объекты во Вселенной, которые славятся своей огромной массой и сильным гравитационным полем. Однако, как и любые другие объекты, они нуждаются в источнике питания. Но что же именно питает черные дыры и как они удовлетворяют свою потребность в энергии?

Существуют доказательства того, что в центре каждой галактики находится супермассивная черная дыра.

Черные дыры могут питаться различными веществами, но наиболее распространенным источником питания для черных дыр является газ и пыль, которые находятся вблизи диска аккреции. Это такая область, где газ и пыль вращаются вокруг черной дыры в результате ее сильного гравитационного поля. Диск аккреции может быть очень горячим и светящимся, именно благодаря ему черная дыра становится видимой для нас.

Когда газ и пыль в диске аккреции приближаются к черной дыре, они начинают быстро вращаться и нагреваться до очень высоких температур. В результате процесса аккреции возникает огромное количество энергии, которая выделяется в виде яркого света и рентгеновского излучения. Черные дыры, питающиеся газом и пылью, называются активными галактическими ядрами и могут иметь очень яркое излучение.

Однако не все черные дыры питаются газом и пылью. Существуют черные дыры, которые находятся в состоянии покоя и не поглощают ничего. Такие черные дыры называются неактивными или голодными. Кроме того, некоторые из них могут питаться звездами, которые приближаются к ним на расстояние, достаточное для того, чтобы их гравитация стала сильнее, чем у звезды. В этом случае звезда начинает разрушаться под воздействием сил гравитации и поглощается.

Как состав газа влияет на свойства черной дыры

Ученые решили рассмотреть вопрос изменения состава газа, начав с простой модели, которая помогла оценить эффекты изменения от чистого водорода к чистому гелию. Для этого команда использовала данные телескопа Event Horizon, сфокусировавшись на двух галактиках в качестве эталонов. Они корректировали параметры модели до тех пор, пока смоделированный поток не стал соответствовать наблюдаемому.

Черные дыры могут служить «машинами времени» в теории относительности Эйнштейна, где они могут вызывать кривизну пространства-времени, позволяя путешествовать во времени в будущее. Однако, это остается объектом дебатов и не было доказано экспериментально.

Результаты расчетов показали, что с увеличением количества гелия электроны должны иметь более высокую температуру, плазма должна быть менее плотной, а магнитное поле должно быть слабее, чтобы получить тот же поток излучения. Другими словами, изменение состава газа приводит к изменению других физических свойств системы, чтобы сохранить количество излучения. Эти изменения могут повлиять на другие наблюдаемые свойства, такие как поляризация или ориентация излучаемых световых волн.

Поляризация – это процесс, когда электромагнитные волны колеблются в определенной плоскости, в отличие от случайного колебания в разных направлениях. В контексте света, поляризация означает разделение световых волн на определенные направления колебаний, что приводит к изменению их характеристик. Поляризация может происходить как естественным образом (например, при распространении света в воздухе), так и быть искусственно созданной (например, при использовании поляризационных фильтров). Этот эффект имеет много применений в нашей жизни, включая создание трехмерных изображений в кино и телевидении, улучшение качества связи в беспроводных сетях и многие другие технологии.

Варианты аккреции и их влияние на внешний вид

Чтобы исследовать изменения поляризации и других наблюдаемых свойств, ученые использовали результаты этих простых систем для обоснования более сложных моделей движения частиц на высоких скоростях и создания смоделированных изображений. Ученые рассмотрели два крайних случая — один, в котором газ, окружающий сверхмассивную черную дыру, представляет собой чистый водород, и другой, в котором это чистый гелий. Команда также исследовала две предложенные модели того, как происходит аккреция газа — одна, в которой вещество образует аккреционный диск, который постоянно подает вещество в черную дыру, и другая, в которой вещество подается случайными всплесками.

Если вы приблизитесь к черной дыре, то гравитационное поле будет настолько сильным, что вы начнете растягиваться вдоль направления, связанного с черной дырой, в явлении, называемом «спагеттификацией».

Авторы обнаружили, что состав газа влияет на наблюдаемую нами поляризацию, причем модель, основанная только на гелии, имеет более упорядоченный характер поляризации. Кроме того, изменение как состава газа, так и метода аккреции (стационарный или случайный) приводит к сложным результатам, включая изменение того, где в диске генерируется излучение. Эти результаты показывают, что присутствие гелия может влиять на электромагнитное излучение, испускаемое черной дырой, предполагая, что будущие модели должны рассматривать состав аккрецированного газа как важную переменную.