Окрестности сверхмассивной черной дыры глазами художника. Credit: A. Field, NASA, ESA
Ученые из Калифорнийского университета в США считают, что им удалось установить, каким образом сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центрах галактик, поглощая окружающий их газ, притягивают вдобавок газ из регионов, которые по идее не должны участвовать в питании черной дыры.
Глядя на окрестности сверхмассивных черных дыр, ученые видят так называемый аккрекционный диск вокруг нее. Этот диск возникает из-за того, что газ, захваченный массивным гравитационным полем черной дыры, выходит на орбиту вокруг нее и начинает вращаться вокруг нее, разогреваясь до значительных температур.
Известно, что сверхмассивные черные дыры притягивают в основном газ из ближайшего своего окружения. До сих пор астрономы не были точно уверены, участвует ли газ из более дальних областей в процессе питания черной дыры. Все дело в том, что у газа, который довольно быстро вращается вокруг черной дыры, существует огромный вращательный момент, который создает мощную центробежную силу, не позволяющую веществу с внешнего радиуса диска приближаться к зоне для захвата его черной дырой.
Как правило, черные дыры могут легко поглотить газ, который находится на расстоянии менее чем на треть светового года от галактического центра, потому что собственное магнитное поле черной дыры действует на вещество как тормоз, замедляя вращательное движения газа и вызывая его падения в черную дыру. На гораздо больших расстояниях – от 30 до 300 световых лет от галактического центра — могут воздействовать на материю такие факторы, как нарушение баланса в результате столкновения с другой галактикой и гравитационное взаимодействие материи в самой галактике. Это может также способствовать тому, что материя будет направлена в черную дыру. Но для ученых по-прежнему остается необъяснимым поведение материи на расстоянии от одного светового года до 30 световых лет от галактического центра (так называемого промежуточное расстояние), где, как кажется, ничто не может уменьшить вращательное движение материи, а центробежная сила газа достаточна для того, чтобы противостоять гравитации черной дыры.
Lopsided stellar disks help black holes guzzle gas from Science News on Vimeo.
Имитация диска, который уменьшает вращательное движения газа. Credit: P. Hopkins, E. Quataert
Новое компьютерное моделирование показывает, что на так называемых «промежуточных расстояниях» от цента сверхмассивной черной дыры газ и звезды могут образовывать отдельные однобокие диски — неравномерные диски с наклоном и смещением по отношению к центральной оси черной дыры. Как считают участвовавшие в моделировании ученые, два этих диска еще и наклонены по отношению друг к другу, что позволяет звездам оказывать сопротивление газу, который замедляет свое вращательное движения и тем самым приближается к черной дыре, становясь в итоге ее «пищей».
Новая работа носит чисто теоретический характер. Тем не менее, исследователи отмечают, что наблюдатели уже нашли доказательства того, что в некоторых галактических центрах существуют подобные образования — однобокие диски из звезд, которые находятся у сверхмассивных черных дыр.
