В сверхмассивных черных дырах могут возникать гигантские газовые "цунами", - ученые

В своем новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal, астрофизики использовали компьютерное моделирование, чтобы смоделировать окружающую среду вокруг сверхмассивных черных дыр, пишет Space.com. 

Они обнаружили, что вблизи этих черных дыр могут образовываться огромные, похожие на цунами структуры, которые по сути являются массивными, закрученными стенками газа, едва избежавшие интенсивного гравитационного притяжения черной дыры. 

По мнению исследователей, сверхмассивные черные дыры могут содержать самые большие структуры, подобные цунами, во Вселенной.

"Явлениями происходящими на Земле, управляют законы физики, которые способны объяснить различные события как в космическом пространстве, так и далеко за пределами черной дыры", — сказал Дэниел Прога, астрофизик из Невадского университета в Лас-Вегасе. 

В новом исследовании эксперты внимательно изучили странную среду вокруг сверхмассивных черных дыр и то, как там взаимодействуют излучение и газы. 

Сверхмассивные черные дыры иногда имеют большие диски газа и вещества, которые вокруг них вращаются, питая дыры с течением времени в объединенной системе, известной как активные ядра галактик.

Эти системы, которые часто выбрасывают струи материала, испускают яркие, сияющие рентгеновские лучи над диском, вне гравитационной досягаемости черной дыры. Это рентгеновское излучение выталкивает ветры, исходящие из центра системы - процесс, который называется "оттоком".

Это рентгеновское излучение также может помочь объяснить более плотные газообразные области в окружающей среде вокруг сверхмассивных черных дыр, называемых "облаками".

"Эти облака в 10 раз горячее, чем поверхность Солнца. Они движутся со скоростью солнечного ветра, что делает их довольно экзотическими объектами", — отметил ведущий автор исследования Тим Вотерс из Невадского университета в Лас-Вегасе. 

С помощью компьютерного моделирования команда показала, как, размещенная достаточно далеко от черной дыры, чтобы быть вне ее досягаемости, атмосфера диска, вращающегося вокруг черной дыры, может начать формировать волны газа и вещества. С добавлением ветров оттока, которые выталкиваются рентгеновским излучением, эти волны могут перерастать в массивные цунами.

Более того, исследователи обнаружили, что эти закрученные волны газа могут простираться над диском на расстоянии до 10 световых лет. Но как только эти, подобные цунами структуры, сформируются, они больше не будут находиться под влиянием гравитации черной дыры.

В своем моделировании исследователи также продемонстрировали, как яркое рентгеновское излучение вблизи черной дыры проникает в очаги горячего газа во внешней атмосфере диска. 

Эти пузыри горячей плазмы расширяются в близлежащий более холодный газ по краям диска, помогая порождать структуры, похожие на цунами. Пузыри также блокируют отток ветра и по спирали распадаются на отдельные структуры протяженностью до светового года. 

Эти боковые структуры известные как вихревые дорожки или дорожки Кармана, представляют собой погодные явления, которые также происходят и на Земле (хотя на Земле они выглядят совсем по-другому).

Дорожки Кармана названы в честь американского физика венгерского происхождения Теодора фон Кармана, в честь которого названа граница между атмосферой Земли и космосом.

Стоит отметить, что это исследование идет вразрез с предыдущими теориями, согласно которым облака горячего газа вблизи активного ядра галактики образуются спонтанно из-за нестабильности жидкости.

Это исследование также противоречит предыдущему представлению о том, что магнитные поля необходимы для перемещения более холодного газа из диска вокруг сверхмассивной черной дыры. 

Хотя ни один из действующих в настоящее время спутников не может подтвердить работу ученых, команда надеется подкрепить свои выводы будущими исследованиями и телескопическими наблюдениями.

Кроме того, согласно заявлению NASA, наблюдения плазмы вблизи активных ядер галактик из рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" и космического телескопа ЕКА XMM-Newton, согласуются с выводами исследователей.