Астрофизики с рекордной точностью измерили магнитное поле вспыхнувшей чёрной дыры

Аккреционный диск образуется из вещества звезды, захваченного мощным тяготением чёрной дыры.
Иллюстрация Michael McAleer/UF News.

Большая международная команда астрономов необычайно точно измерила магнитное поле чёрной дыры. В этом им помогла очень кстати произошедшая вспышка – между прочим, достаточно редкое событие. Об этом замечательном результате сообщается в статье, опубликованной в журнале Science.

Чёрная дыра ничего не излучает (кроме чрезвычайно слабого излучения Хокинга) и не имеет магнитного поля. Такова истина. Но лишь пока речь идёт о самой чёрной дыре, а не об окружающем её облаке падающей "в бездну" материи (аккреционном диске, как говорят астрономы).

Это вещество сильно раскалено. Из-за высокой температуры электроны покидают свои орбиты, и газ превращается в плазму. А движение заряженных частиц плазмы – это фактически электрический ток. Который, как известно, порождает магнитное поле.

Насколько оно велико? Это важный вопрос для понимания физики аккреционных дисков. Однако на него очень непросто ответить. К сожалению, слетать с прибором к чёрной дыре ещё никому не удавалось. Однако астрономы славятся умением вытаскивать информацию из наблюдений самыми изощрёнными способами.

Дело в том, что аккреционный диск чёрной дыры увенчан короной. Так, по аналогии с короной Солнца, называется внешний разреженный слой вещества. Иногда в этой короне происходят вспышки. Тщательное наблюдение за ними может помочь измерить магнитное поле аккреционного диска, которое часто называют попросту магнитным полем чёрной дыры.

Именно такая вспышка помогла оценить магнитное поле объекта V404 Cygni, обнаруженного ещё в 1989 году. Это дуэт из чёрной дыры в 9–10 раз тяжелее Солнца и обычной звезды массой 0,7 солнечной. Оба небесных тела кружатся вокруг общего центра масс с периодом обращения 6,5 земного дня на расстоянии 8 тысяч световых лет от Земли.

Благодаря мощному тяготению чёрная дыра "крадёт" вещество своего компаньона. Падая в объятия космического хищника, эта материя и образует аккреционный диск.

Вспышка V404 Cygni началась 15 июня 2015 года. Уже на следующий день на объект были нацелены самые разные инструменты. Среди них оказалась инфракрасная камера телескопа GTC, сверхбыстрая оптическая камера телескопа WHT, орбитальная рентгеновская обсерватория NuSTAR и радиотелескоп AMI. Вспышка продолжалась две недели.

Тщательные наблюдения в столь разных диапазонах предоставили авторам богатый материал для расчётов. Выполнив сложные вычисления, исследователи с рекордной точностью измерили напряжённость магнитного поля чёрной дыры: 461 ± 12 гауссов.

Как сообщает пресс-релиз исследования, энергия магнитного поля оказалась примерно в 400 раз меньше, чем получалось из предыдущих, не таких точных оценок. А это очень важный результат для объяснения того, как аккреционный диск выбрасывает струи разогнанных почти до световой скорости частиц. О механизме этого явления специалисты спорят уже несколько десятилетий.

"Эти удивительно низкие измеренные значения приведут к новым ограничениям на теоретические модели, которые ранее были сосредоточены на сильных магнитных полях, ускоряющих и направляющих струи вещества. Мы не ожидали этого, новый результат меняет многое из того, что казалось нам известным", – признаётся один из авторов исследования Стивен Эйкенберри (Stephen Eikenberry).

К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о чёрных дырах, разрывающих звёзды на куски.

Сегодня