Ученые подтвердили присутствие стоячих волн в аккреционных потоках черных дыр
Команда под руководством профессора Мао Цзэроуна из Обсерватории Юньнани при Китайской академии наук совместно с международными исследователями недавно опубликовала статью в журнале The Astrophysical Journal, в которой подтверждается существование стационарного удара (standing shock) в режимах аккреции на черные дыры с низким угловым моментом.
Используя численные моделирования в рамках общей теории относительности и магнито-гидродинамики (GRMHD), ученые обнаружили устойчивое явление ударной волны в потоке аккреции возле черной дыры. Аккреция, то есть процесс захвата материи компактными объектами благодаря их мощным гравитационным полям, является одной из ключевых тем высокоэнергетической астрофизики и важным фактором в понимании формирования и эволюции галактик.
После революционного снимка тени черной дыры, сделанного телескопом Event Horizon в 2019 году, изучение процессов аккреции вблизи горизонта событий стало приоритетом в исследовании черных дыр. Хотя ранее высказывались гипотезы о существовании ударных волн, фиксированных по позиции — так называемых «стационарных ударов» — их существование оставалось спорным.
Для решения этой задачи команда провела двумерные и трехмерные MHD-симуляции с учетом эффектов общей теории относительности. Исследование показало, что при низком угловом моменте аккреции удар формируется стабильно рядом с черной дырой и поддерживает постоянное положение во время всего аккреционного процесса, что служит прямым доказательством существования стационарных ударов.
Кроме того, стационарные удары наблюдаются в так называемых дисках стандарта SANE (standard and normal evolution) и отсутствуют в системах MAD (magnetic arrested disk) — аккреционных дисках с мощными магнитными полями, которые значительно влияют на динамику аккреции. Это различие уточняет современные модели аккреции на черные дыры.
Исследование также связывает стационарные удары с известным астрофизическим феноменом — квазипериодическими осцилляциями (QPOs). Удары, колеблясь в фиксированных положениях, ускоряют заряженные частицы, а излучение таких частиц совпадает с периодическими сигналами, наблюдаемыми в рентгеновских двойных системах и активных ядрах галактик. Это открывает новое объяснение происхождения QPO.
«Данное исследование продвигает наше понимание физики аккреции, которая является ключевой для раскрытия поведения черных дыр и процессов эволюции галактик», — отметил профессор Мао.
Таким образом, работа не только подтверждает теоретические предположения о стационарных ударных волнах в аккреции, но и предлагает важные новые связи с наблюдаемыми астрофизическими явлениями, что способствует глубокому пониманию сложных процессов вокруг черных дыр.
Похожие новости
