Рус Eng

Новости науки

показать все

25.01.2019

Астрофизики выяснили, как можно сбежать из черной дыры

Астрофизики выяснили, как можно сбежать из черной дыры

Физики-теоретики случайным образом выяснили, просчитывая формирование и поведение "плевков" черных дыр, как материя может избегать попадания внутрь них и даже "воровать" у них энергию. Их выводы опубликованы в журнале MNRAS.

"Мы разрабатывали модели, которые бы адекватно описывали поведение выбросов черной дыры с точки зрения и физики плазмы, и теории относительности. Мы надеялись, что они помогут нам понять, как энергия вращения черной дыры разогревает и разгоняет эти потоки частиц высокой энергии", — рассказывает Кайл Парфри (Kyle Parfrey) из Университета Калифорнии в Беркли (США).

Обычные и сверхмассивные черные дыры обладают столь сильным тяготением, что его нельзя преодолеть, не превысив скорость света. Никакие объекты или излучение не могут вырваться из-за границы воздействия черной дыры, которая получила название "горизонт событий".

С другой стороны, ничто не мешает ученым наблюдать за тем, что происходит с материей, приближающейся к горизонту событий. Изучение ее поведения может пролить свет на тайны внутреннего устройства черных дыр, а также проверку того, правильно ли ученые сегодня понимают природу границы между сингулярностью и "нормальной" Вселенной.

Первые подобные наблюдения, результаты которых были представлены год назад, раскрыли крайне неожиданную вещь. Оказалось, что материя движется в сторону горизонта событий необычно быстро, всего в три раза медленнее, чем частицы света. Это указало на необычный характер ее взаимодействия с черной дырой.

Парфри и его коллеги нашли возможное объяснение этой аномалии и другим странностям в поведении выбросов черной дыры, изучая то, как ее притяжение влияет на поведение материи в окрестностях горизонта событий.

Дело в том, считают ученые, что ее гравитационное поле будет особым образом влиять на движение пар "виртуальных" электронов и позитронов, непрерывно возникающих у кромки черной дыры под действием квантовых флуктуаций вакуума. Один из них "упадет" на горизонт событий и исчезнет, а второй — будет "катапультирован" в окружающий космос.

Пропавшие частицы, как предположил знаменитый британский математик Роджер Пенроуз еще в 1971 году, иногда будут иметь отрицательную энергию, благодаря чему поглотившая их черная дыра станет замедляться и худеть. Украденная энергия, в свою очередь, позволит второй частице разогнаться и вырваться из гравитационных объятий черной дыры.

Как показали расчеты Парфри и его коллег, эти взаимодействия оказались напрямую связаны с тем, как возникают джеты — пучки разогретой плазмы, выплевываемые черной дырой и движущиеся с околосветовой скоростью.

Ученые сегодня считают, что они возникают внутри диска аккреции — "бублика" из перемолотой материи, окружающей черную дыру. Ее мощные магнитные и электрические поля заставляют часть этого газа и пыли, падающую на горизонт событий, отклоняться от курса, разгоняться и вылетать в открытый космос. Как именно начинается этот процесс, астрономы не знали.

Оказалось, что ключевую роль в нем играют электроны и позитроны, возникающие у горизонта событий черной дыры и "ворующие" у нее энергию. Их включение в расчеты, как отмечают Парфри и его коллеги, разрешает все несостыковки и порождает джеты в том виде, в котором они существуют в реальности, не добавляя ничего другого в модель.

Как проверить эту теорию? Проект Event Horizon Telescope, объединяющий мощности всех крупных радиотарелок Земли, должен получить детальные снимки окрестностей черной дыры в центре нашей Галактики в самое ближайшее время. Эти данные, по словам астрофизиков, можно будет сравнить с тем, как выглядит джет в их модели, и понять, насколько она близка к реальности.

Источник

Вы можете комментировать материалы, если зарегистрируетесь на сайте!