Niektoré čierne diery majú „tlkot srdca“ – a astronómovia možno konečne vedia prečo

Čierne diery nie sú živé, ale ukázalo sa, že majú tlčúce srdce – ak spotrebúvajú obrovské množstvo plynu. Nový výskum zistil, ako toto srdce funguje.

kedy Čierne diery Čierne diery existujú v binárnom systéme – zdieľajú obežnú dráhu s inou hviezdou – a môžu ťahať plyn z hviezdneho spoločníka. Keď k tomu dôjde, plyn sa stlačí a zahreje na neuveriteľne vysoké teploty, pričom v procese vyžaruje veľké množstvo röntgenového žiarenia. Prostredníctvom tohto procesu astronómovia prvýkrát identifikovali čierne diery v slávnom prípade Súhvezdie Labuť X-1jeden z najjasnejších zdrojov röntgenového žiarenia na našej oblohe.

Uprostred tohto nenásytného kvasu, ktorý môže trvať tisíce alebo dokonca milióny rokov, môže niekedy dôjsť k masívnej explózii. Toto je náhle zapálenie röntgenové lúče Výsledok rýchlej spotreby obrovského množstva materiálov naraz.

Astronómovia v priebehu rokov študovali mnohé z týchto erupcií, ale podrobné pozorovania týchto erupcií niekedy odhalili zvláštne správanie. Okrem celkovej erupcie je tu aj trochu variability, čo je pravidelný pulz aktivity zakomponovaný do erupcie. Astronómovia tieto pulzy nazývajú vzplanutia srdcového tepu, pretože ich správanie sa podobá EKG signálu ľudského srdcového tepu s pomalým vzostupom a rýchlym poklesom, potom sa vráti do normálu.

Súvisiace s: Aká je najväčšia čierna diera vo vesmíre?

Tím astronómov z Kľúčového laboratória časticovej astrofyziky pri Čínskej akadémii vied v Pekingu študoval najnovší srdcový tep a opísal proces, ktorý ho môže poháňať, vo výskumnej práci. Bol publikovaný v predtlačovej databáze arXivSvoju prácu predložili na publikovanie v časopise The Astrophysical Journal.

Žiara, ktorú skúmali, pochádza z IGR J17091-3624, čiernej diery nachádzajúcej sa 28 000 svetelných rokov od Zeme. Pomocou röntgenových údajov získaných pomocou prístrojov Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) a Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) v roku 2022 tím našiel jasný dôkaz signálu podobného srdcovému tepu v žiare. Štúdiom podrobných charakteristík srdcového tepu dospeli k záveru, že tieto typy impulzov sú spôsobené interakciami a nestabilitou v hmote obklopujúcej čiernu dieru.

Keď hmota spadne do čiernej diery, nielenže sa stlačí, ale vytvorí tenký, rýchlo rotujúci disk. Vnútorný okraj tohto disku sa nakláňa smerom nadol k horizontu udalostí čiernej diery, zatiaľ čo zvyšok disku žiari röntgenovým žiarením. To vytvára vysoko nestabilnú situáciu, keď žiarenie z disku konkuruje gravitačnej sile čiernej diery.

Na vytvorenie srdcového tepu sa disk dočasne rozpadne, stratí súdržnosť a do čiernej diery pošle veľkú masu materiálu. Tým sa uvoľní obrovské množstvo žiarenia, ktoré spustí tlkot srdca. Žiarenie potom ohrieva plyn, čím dočasne zabraňuje jeho pádu. Plyn sa potom stabilizuje predtým, ako sa proces zopakuje, čím sa pripraví cesta pre ďalší úder srdca.

Tieto signály srdcového tepu sú neuveriteľne zriedkavé – ukázali ich iba dve čierne diery zo stoviek známych čiernych dier – ale vedci dúfajú, že budú študovať viac, pretože ponúkajú cenné poznatky o vzťahoch medzi čiernymi dierami a ich prostredím.