Влияние вращения черной дыры или первые доказательства прецессии в сверхсветящихся аккреционных дисках

Исследователи из Университета Цукубы провели крупномасштабное моделирование радиационной электромагнитной гидродинамики на основе общей теории относительности и впервые продемонстрировали, что прецессионное движение наклоненного сверхсветящегося аккреционного диска вызвано вращением черной дыры. Кроме того, это прецессионное движение периодически меняет направление струй и излучения, испускаемого черной дырой, что указывает на то, что периодические колебания светимости сверхсветящихся аккреционных дисков могут быть вызваны вращением самой черной дыры. Причина таких периодических колебаний ранее была неизвестна. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal. Используя сравнительный анализ долгосрочного моделирования и данных наблюдений, исследователи в будущем намерены проверить, вращаются ли черные дыры. Это достижение призвано углубить наше понимание того, как вращение черной дыры влияет на космические явления, и внести существенный вклад в установление пространственно-временной структуры черных дыр и общей теории относительности.

Моделирование радиационной плазмы корон аккреционного потока черной дыры в жестком и мягком состояниях

Исследователи из Хельсинкского университета добились успеха в том, к чему стремились с 1970-х годов: объяснили рентгеновское излучение из окрестностей черной дыры. Излучение возникает из-за комбинированного эффекта хаотических движений магнитных полей и турбулентного плазменного газа. Используя детальное суперкомпьютерное моделирование, исследователи из Хельсинкского университета смоделировали взаимодействие между излучением , плазмой и магнитными полями вокруг черных дыр. Было обнаружено, что хаотические движения, или турбулентность, вызванные магнитными полями, нагревают локальную плазму и заставляют ее излучать. Исследование было опубликовано в Nature Communications. Моделирование, использованное в исследовании, является первой моделью физики плазмы, которая включает все важные квантовые взаимодействия между излучением и плазмой. Моделирование показало, что турбулентность вокруг черных дыр настолько сильна, что даже квантовые эффекты становятся важными для динамики плазмы. В моделируемой смеси электронно-позитронной плазмы и фотонов локальное рентгеновское излучение может превращаться в электроны и позитроны, которые затем могут аннигилировать обратно в излучение при соприкосновении.

Представлена новая модель микроскопического происхождения энтропии астрофизических черных дыр

Исследователи из Пенсильванского университета и Атомного центра Барилоче представили новую модель микроскопического происхождения энтропии астрофизических черных дыр. Эта модель, опубликованная в статье Physical Review Letters, предлагает альтернативный взгляд на черные дыры. Ключевая идея работы заключается в том, что очень разные геометрии пространства-времени, соответствующие явно различным микросостояниям, могут смешиваться друг с другом из-за тонких эффектов квантово-механических «червоточин», которые связывают отдаленные области пространства. Учёт эффекта червоточин показал, что для любой вселенной, содержащей гравитацию и материю, энтропия чёрной дыры прямо пропорциональна площади её горизонта событий, как предположили Бекенштейн и Хокинг. Было показываем, что вселенные, которые отличаются друг от друга в макроскопических и даже космических масштабах, иногда можно понимать как квантовые суперпозиции других макроскопически различных вселенных. Это проявление квантовой механики в масштабах всей Вселенной.

Открытие спящей черной дыры с массой 33 солнечных в предварительной астрометрии Gaia

Астрономы определили самую массивную звездную черную дыру, когда-либо обнаруженную в галактике Млечный Путь. Эта черная дыра была обнаружена в данных миссии Гайя Европейского космического агентства, потому что она вызывает странное «колеблющееся» движение у звезды-компаньона, вращающейся вокруг нее. Звездная черная дыра в 33 раза больше солнечной и находится очень близко к нам — всего в 2000 световых годах в созвездии Орла, и это вторая ближайшая к Земле известная черная дыра. Чтобы подтвердить свое открытие, коллаборация Gaia использовала данные наземных обсерваторий, в том числе прибора ультрафиолетового и визуального эшелле-спектрографа (UVES) на VLT ESO, расположенном в чилийской пустыне Атакама.

На краю центральной черной дыры Млечного Пути обнаружены сильные магнитные поля, вращающиеся по спирали

Новое изображение от коллаборации Event Horizon Telescope (EHT), в которую входят ученые из Центра астрофизики (Гарвардский и Смитсоновский институт (CfA)) обнаружили сильные и организованные магнитные поля, спиралевидные от края сверхмассивной черной дыры Стрелец А* (Sgr A*). Этот новый вид, скрывающегося в центре галактики Млечный Путь, впервые увиденный в поляризованном свете, выявил структуру магнитного поля, поразительно похожую на структуру магнитного поля черной дыры в центре галактики M87. Это позволяет предположить, что сильное магнитное поле поля могут быть общими для всех черных дыр. Такое сходство намекает на наличие скрытой струи у Стрельца А*. Результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Борьба моделей внутренней части струи в M87 и сопоставление морфологии струи с теорией

Моделирование внутренней части струи сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87 показало, что модель «извлечения энергии вращения черной дыры» точно предсказала наблюдаемые струи, а модель «извлечения энергии вращения аккреционного диска» расходится с результатами наблюдений. Учёные применили крупномасштабные методы численного моделирования для решения уравнений общей релятивистской магнитогидродинамики и получили аккреционный поток вокруг черной дыры и струи. Анализ физического механизма магнитного пересоединения обнаружил, что излучающие электроны ускоряются за счет магнитного пересоединения в струях черных дыр, что вызвано «магнитными извержениями» в аккреционном диске.

Данные космического гамма-телескопа Ферми выявили импульсы гамма-излучения от Стрельца А*

Пара астрофизиков из Национального автономного университета Мексики, изучая данные низкоорбитального космического гамма-телескопа Ферми, обнаружила регулярные импульсы гамма-излучения, исходящие из области черной дыры (в центре галактики Млечный Путь Стрелец А*). Густаво Магальянес-Гихон и Серхио Мендоса опубликовали статью на сервере препринтов arXiv. Предыдущие исследования показали, что вблизи центра галактики Млечный Путь существует относительно стабильная сверхмассивная черная дыра — она получила название Стрелец А* и в отличие от многих других сверхмассивных черных дыр в центре других галактик, Стрелец А* не притягивает активно массы материалов и не выбрасывает много струй плазмы. В новой работе обнаружен сгусток газа, вращающийся вокруг Стрелец А* на расстоянии, аналогичном расстоянию Меркурия от Солнца.

Магнитные поля чёрных дыр достаточно сильны, чтобы иногда мешать поглощению материи

Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала новые результаты, которые впервые описывают, как свет от края сверхмассивной черной дыры M87* закручивается по спирали, выходя из-под интенсивной гравитации черной дыры — признак, известный как круговая поляризация. То, как электрическое поле света предпочитает вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, несет информацию о магнитном поле и типах высокоэнергетических частиц вокруг черной дыры. Новая статья, опубликованная сегодня в The Astrophysical Journal Letters, подтверждает более ранние выводы EHT о том, что магнитное поле возле черной дыры M87* достаточно сильное, чтобы иногда мешать черной дыре поглощать близлежащую материю.

Чёрные дыры могут образовывать пары в расширяющейся Вселенной

С помощью численных методов команда учёных показывает, что две статические (невращающиеся) черные дыры могут существовать в равновесии — их гравитационное притяжение компенсируется расширением, связанным с космологической постоянной. Даже при ускорении постоянно расширяющейся Вселенной черные дыры остаются на фиксированном расстоянии друг от друга. Как бы сильно расширение ни старалось их разлучить, гравитационное притяжение компенсирует это. Статья «Статические черные бинарные файлы в пространстве де Ситтера» опубликована в журнале Physical Review Letters и рассмотрена как статья Viewpoint.

Спектральное распределение энергии квазаров не зависит от внутренней яркости

Благодаря изучению излучения от оптического до крайнего ультрафиолетового, генерируемого аккрецией сверхмассивных черных дыр в центрах квазаров обнаружено, что их спектральное распределение энергии не зависит от внутренней яркости квазаров, опрокидывая традиционное понимание в этой области. Исследование выявило существенное отклонение среднего спектрального распределения энергии квазаров в крайнем ультрафиолетовом диапазоне от предсказаний классической теории аккреционного диска. Это открытие бросает вызов классической модели и обеспечивает существенную поддержку моделям, которые включают широко распространенные ветры аккреционного диска. Результаты были опубликованы онлайн 5 октября 2023 года в журнале Nature Astronomy.