Галактичні електростанції: фізики розкрили один з головних секретів чорних дір.

Чорні діри можуть випромінювати більше енергії у своє оточення, ніж раніше вважалося, і чим швидше вони обертаються, тим ефективніше відбувається витяг енергії. Астромеханіки з'ясували, як диски з гарячої плазми, що обертаються навколо чорних дір, можуть стати потужними двигунами галактичних електростанцій. Дослідження опубліковане в журналі The Astrophysical Journal, пише Space.

Досить давно фізики висунули теорії про те, що енергія витягується з обертання чорних дір завдяки магнітним полям і спрямовується в потужні струмені високоенергетичних частинок, які вириваються з полюсів чорних дір. Але вчені не були впевнені в багатьох аспектах, пов'язаних з цим процесом, наприклад, що визначає кількість перетворюваної енергії. Тепер астромеханіки змоделювали дію акреційного диска навколо надмасивної чорної діри, щоб отримати відповіді на цікаві питання.

За словами авторів дослідження, давно відомо, що матерія, що падає в чорну діру з акреційного диска, що складається з гарячої плазми, може витягувати енергію обертання з чорної діри. Тобто енергію, яка виникає через обертання цього об'єкта. Вважалося, що ця енергія важлива для живлення струменів чорної діри.

Тепер же нове моделювання показує, що з чорних дір витягується значно більше енергії, ніж було відомо раніше. Ця енергія може виходити у вигляді світла і змушує світитися області поблизу горизонту подій чорної діри.

Астромеханіки давно вивчають чорні діри та їх взаємодію з рідними галактиками в спробах зрозуміти, як надмасивні чорні діри в центрі галактик створюють активні ядра галактик і струмені, що вилітають майже зі швидкістю світла. Часто активні ядра галактик настільки яскраві, що затінюють об'єднаний світло кожної зірки в галактиці, і це вимагає великої кількості енергії, а вона повинна звідкись надходити.

Попередні дослідження показали, що важливу роль у цьому відіграють магнітні поля чорної діри. Автори нового дослідження хотіли зрозуміти, як відбувається витяг енергії в цих сильно намагнічених середовищах.

Нове моделювання астромеханіків імітувало фізику гарячої плазми в спотвореній тканині простору-часу та області високої гравітації навколо чорних дір. Це дозволило вченим спостерігати, як магнітні поля взаємодіють з чорними дірами, що обертаються з різною швидкістю, зокрема, вивчаючи ефективність витягування енергії.

Моделювання показало, що від 10% до 70% енергії, що витягується з обертання чорних дір, направлялося у їх струмені. Чим швидше обертається чорна діра, тим більше енергії вона може віддати, кажуть фізики. Інша частина енергії, витягнута з обертання чорної діри, але не спрямована в струмені, або поглинається акреційним диском, або розсіюється у вигляді тепла.

Фізики також виявили, що сила магнітного поля збільшувала яскравість акреційного диска чорної діри. Це може пояснити, чому деякі активні ядра галактик набагато яскравіші, ніж передбачають теоретичні моделі.