Черные дыры, одни из самых загадочных объектов во Вселенной, поражают контрастами: они могут поглощать все на своем пути, но одновременно выбрасывают мощные потоки заряженных частиц, создавая ярчайшие вспышки гамма-излучения. Эти явления высвобождают больше энергии за секунды, чем за всю историю своего существования выделило наше Солнце.
Однако чтобы такие вспышки произошли, черная дыра должна обладать мощным магнитным полем. До сих пор происхождение этого магнетизма оставалось загадкой. Новое исследование американских ученых проливает свет на этот феномен: магнитные поля черные дыры унаследовали от своих «родителей» — протонейтронных звезд, оставшихся после взрыва сверхновых.
Эксперты планировали изучить звездную эволюцию до коллапса и формирования гамма-излучающих потоков плазмы (джетов). Однако в ходе исследования появились трудности с моделированием поведения магнитных полей во время коллапса.
В прошлом ученые предполагали, что в процессе коллапса магнитные поля разрушаются или сжимаются. Однако эта гипотеза подразумевала также и то, что избыточный магнетизм приводит к утрате звездой своего быстрого вращения. А без него новообразованная черная дыра попросту не сможет сформировать собственный аккреционный диск, без которого невозможно и образование собственных гамма-всплесков и потоков плазмы.
Исследователи обнаружили, что протонейтронные звезды обладают собственными аккреционными дисками — такими же, как у черных дыр. Эти диски сохраняют магнитные линии звезды даже когда происходит ее коллапс.
«Мы начали задумываться о том, что не до конца понимаем процесс. Старые модели рассматривали изолированные звезды и черные дыры, утратившие магнетизм. Но протонейтронные звезды уже обладают дисками, которые могут сохранять магнитные линии», — пояснил Готтлиб.
Моделирование при помощи современных вычислительных методик подтвердило: аккреционный диск формируется быстрее, чем магнитное поле успевает рассеяться, благодаря чему новообразованная черная дыра по сути получает в наследство магнетизм звезды. В процессе коллапса протонейтронной звезды в черную дыру ее аккреционный диск «закрепляет» магнитные линии поля, передавая их образующейся черной дыре.
«Протонейтронные звезды — это своеобразные «матери» черных дыр. Когда они коллапсируют, их магнитные линии передаются «по наследству», — объясняет автор работы Ор Готтлиб.
Открытие меняет представления о происхождении джетов и гамма-всплесков. Если аккреционный диск всегда сохраняет магнетизм, то в теории джеты могут формироваться во многих типах систем. «Мы пересмотрим связь между звездами и формированием джетов. Мы уже выяснили, что магнетизм может возникать даже в ранних дисках, что открывает новые перспективы для исследований», — отметил Готтлиб.
Ученые подчеркивают, что открытие стало возможным благодаря междисциплинарному подходу и мощным вычислительным ресурсам. «Мы смогли смоделировать процесс более детально, чем ранее, и сформировали полное представление о жизни звезды после коллапса», — заключил исследователь.
Ранее специалисты обнаружили странный сигнал от пары гигантских черных дыр.