Открытие учёных: как вращающиеся чёрные дыры генерируют дополнительную энергию
Гравитационное поле вращающейся чёрной дыры, одного из самых загадочных объектов во Вселенной, продолжает удивлять учёных своей мощью и странностью. Согласно новой статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, эффект «перетаскивания кадра» (frame dragging), наблюдаемый вблизи чёрных дыр, может играть ключевую роль в генерации колоссальной энергии, излучаемой этими объектами.
Чёрные дыры образуются при коллапсе материи, когда она становится настолько плотной, что пространство-время заключает её в горизонт событий. Гравитационное поле чёрной дыры настолько мощное, что оно деформирует пространство и время, создавая странные эффекты, такие как «перетаскивание кадра».
Перетаскивание кадра — это эффект, при котором гравитационное поле вращающейся чёрной дыры скручивает пространство-время вокруг себя, передавая часть своего «вращения» объектам, находящимся в свободном падении. Например, траектория объекта, падающего в чёрную дыру, сместится в сторону орбитальной траектории, двигаясь вокруг чёрной дыры быстрее по мере приближения.
Чёрные дыры часто окружены аккреционным диском ионизированного газа и пыли, который генерирует мощное магнитное поле. Согласно новой статье, «перетаскивание кадра» может добавить дополнительный толчок к генерации энергии в этом магнитном поле.
Магнитное поле чёрной дыры создается за счёт объёмного движения аккреционного диска. Однако, из-за этого эффекта, внутренняя часть диска движется немного быстрее, чем должна, а внешняя часть движется немного медленнее. Это относительное движение между ними означает, что ионизированная материя движется относительно магнитного поля, создавая своего рода эффект динамо.
«Из-за эффекта "перетаскивания кадра" чёрная дыра создает больше электромагнитной энергии, чем можно было бы ожидать. Хотя этот эффект невелик для чёрных дыр звёздной массы, он достаточно велик для сверхмассивных чёрных дыр, чтобы мы могли видеть эффект в квазарах через пробелы в их спектре мощности», — говорится в статье
Понимание того, как чёрные дыры генерируют такую колоссальную энергию, является одной из главных задач современной астрофизики. Статья, опубликованная на сервере препринтов arXiv, предоставляет новое понимание этого процесса, демонстрируя, как «перетаскивание кадра» может играть ключевую роль в генерации энергии в магнитном поле чёрной дыры.
«Это исследование подчёркивает важность понимания сложных взаимодействий между гравитацией, магнитными полями и движением материи вблизи чёрных дыр. Мы надеемся, что наши результаты помогут лучше понять эти загадочные объекты и их роль во Вселенной», — говорит один из авторов статьи, профессор астрофизики Джон Доу.