arXiv: в черных дырах обнаружили новый механизм генерации энергии
Александр Еникеев (Редактор отдела «Наука и техника»)
Фото: buradaki / Shutterstock / Fotodom
Ученые предположили существование нового способа извлечь энергию из черной дыры наряду с механизмом Пенроуза. Результаты исследования опубликованы на сайте arXiv.
Вращение черной дыры искажает пространство-время вокруг себя, влияя на движение объектов поблизости. Даже если объект свободно падает в черную дыру, его траектория будет искривлена благодаря явлению, называемому увлечением инерциальных систем отсчета, заставляя его двигаться по орбитальной траектории с нарастающей скоростью. Этот эффект приводит к тому, что черная дыра передает часть энергии своего вращения объекту, что является частью механизма Пенроуза.
Астрофизики обнаружили, что аккреционный диск, состоящий из ионизированного газа и пыли, способен генерировать мощное магнитное поле за счет вращательного движения. При этом увлечение инерциальных систем отсчета оказывает влияние на разные части диска: внутренняя часть начинает двигаться быстрее, чем ожидалось, а внешняя — медленнее. Это создает относительное движение ионизированной материи относительно магнитного поля.
Такое взаимодействие между магнитным полем и аккреционным диском вызывает эффект динамо, при котором дополнительная энергия передается от вращающейся черной дыры к диску. Ученые отметили, что это усиливает электромагнитную активность системы, генерируя больше энергии, чем предсказывалось ранее.
Хотя влияние увлечения инерциальных систем отсчета незначительно для черных дыр звездной массы, оно становится важным для сверхмассивных черных дыр. Именно в этих случаях эффект достаточно велик, чтобы можно было наблюдать его проявление в квазарах и анализировать энергетические спектры, где видны разрывы и аномалии.
Это открытие помогает объяснить, каким образом черные дыры и квазары генерируют огромное количество энергии, наблюдаемой астрономами.