Как черные дыры переключаются между режимами существования

Астрономы обнаружили, что черные дыры не обязательно представлены двумя различными режимами существования, но каждая черная дыра может существовать в двух режимах, словно две передачи одного и того же двигателя.


Черные дыры являются чрезвычайно мощными и экономичными объектами во Вселенной, которые не только поглощают вещества, но и возвращают много энергии, в обмен на массы которые они поглощают. Когда черные дыры поглощают массы, это вызывает высвобождение интенсивного рентгеновского излучения и огромное количество сильных потоков энергии. Но не все черные дыры соответствуют этому устоявшемуся описанию существования. Это уже давно ставит в тупик астрономов. Изучая две активные черные дыры, ученые Нидерландского института космических исследований (СРОН) уже собрали доказательства того, что предполагает, что каждая черная дыра может переключаться между двумя различными режимами, такие как изменение шестерни двигателя.

В 2003 году из астрономических наблюдений стало ясно, что есть связь между рентгеновским излучением, исходящим от черной дыры и ее же струей оттока. Эта связь должна быть объяснена, если ученые хотят понять, как работают «двигатели» черных дыр. В первые годы после того, как связь была обнаружена, казалось, что это объяснение подходит для описания всех черных дыр, но вскоре были обнаружены явные несоответствия. Это необычные примеры, того что есть четкая связь между энергией, выделяемой в рентгеновское излучение, и того что находиться в струе выброса. Поскольку количество несоответствий с прошлой теорией росло, начали появляться предположения, что существуют две группы «двигателей» черных дыр, работающих отличительно друг от друга, как если бы один работал на бензине, а другой на дизельном топливе.

В течение многих лет астрономы пытались раскрыть это различие, основанное на свойствах этих двух групп черных дыр, но безрезультатно. В последнее время шаг вперед был сделан: команда астрономов под руководством Майкла Кориата из Университета Саутгемптона в Великобритании обнаружили черную дыру, которая, казалось, переключается между этими двумя типами X-ray/jet соединения, в зависимости от изменения яркости. Это позволяет предположить, что черные дыры не обязательно существуют с двумя различными «двигателями», но каждая черная дыра может работать в двух режимах, как две передачи одного и того же двигателя.

Петр Йонкер и Ева Ратти из СРОН сделали важный шаг вперед в попытках решить эту головоломку. Использование результатов наблюдений рентгеновской обсерватории Chandra и Very Large Array в Нью-Мексико привело к удивительному открытию. "Мы обнаружили, что эти две черные дыры могут словно «переключать передачи», показывая, что это не является исключительной собственностью одной своеобразной черной дырой, - сообщила Ева Ратти. - Наша работа показывает, что «переключения передач» - прием масс и отдача энергии, может быть распространено среди черных дыр. Мы также обнаружили, что переход между передачами происходит на том же уровне рентгеновской светимости, что и для всех черных дыр".

Эти открытия обеспечивают новый и важный вклад в теоретические модели, которые направлены на объяснение, как функционирование черных дыр, так и их влияние на окружающую среду.