Джереми Шнитман (Jeremy Schnittman), астрофизик из Годдардовского центра космических полётов НАСА, утверждает, что он и его коллеги разрешили давнюю загадку жёсткого рентгеновского излучения, исходящего от окрестностей чёрных дыр (ЧД).
Когда газ падает в ЧД, он не успевает сделать это одномоментно, а потому формирует уплощённый диск, часто неправильной формы, в котором медленно по спирали сближается с ЧД, разогреваясь по дороге до 12 000 000 K, что примерно в две тысячи раз горячее поверхности Солнца. Плазма, которой становится газ, закономерно излучает «мягкое» рентгеновское излучение — с минимальной (для рентгеновского диапазона) энергией фотона и максимальной длиной волны.
Это, можно сказать, каноническая картина. Но жизнь часто резка с теориями: наряду с мягким рентгеновским излучением астрономы уже 40 лет регистрируют от кандидатов в ЧД ещё и жёсткое, с наибольшей энергией фотона и наименьшей длиной волны. Чтобы испустить столь энергичный фотон (с энергией в десятки-сотни раз больше, чем у мягкого рентгеновского излучения), плазма в аккреционном диске (АД) должна быть нагретой уже не в десятки или сотни, а в тысячи раз выше расчётных 12 млн кельвинов. Само собой, раскалить газ в АД до миллиардов кельвинов с теоретической точки зрения весьма проблематично. Так что обеспечивает сей внетеоретический нагрев?
Построив модель, учитывающую все аспекты жизни газа во внутренней части аккреционного диска, учёные обратили внимание на то, что по мере роста температуры и плотности магнитное поле в нём усиливается так, что начинает пронизывать весь диск, оказывая на него неучтённое влияние.
В итоге вокруг ЧД начинает формироваться область турбулентной «пены» из плазмы, вращающейся на огромной скорости.
В ней образуется нечто вроде короны, существующей в атмосфере Солнца, только на сей раз речь идёт о короне вокруг ЧД. Электроны и другие частицы нередко двигаются в ней со скоростями чуть ли не до половины c. Когда фотон мягкого рентгеновского изучения от АД путешествует через этот регион, он может столкнуться с одной из быстродвижущихся частиц, что резко повышает его энергию. Это явление известно как обратное комптоновское рассеивание:
Процесс передачи энергии от электронов плазмы АД к фотонам рентгеновского изучения от того же диска был смоделирован пока лишь в простейшем варианте, для статичной ЧД (почти все реальные ЧД вращаются). Но даже с таким допущением расчёты потребовали месячной работы суперкомпьютера с тысячами процессоров. Учёные надеются усовершенствовать своё ПО для моделирования ситуации с вращающейся ЧД уже в ближайшее время.
Отчёт об исследовании опубликован в издании Astrophysical Journal, а его препринт можно полистать на сайте arXiv.
Немає коментарів:
Дописати коментар
Примітка: лише член цього блогу може опублікувати коментар.