dumaiСтруи быстро вращающихся чёрных дыр могут надолго испытывать нехватку зарядов
Кратко
Компьютерные расчёты показывают, что обычное вещество попадает в струю не постоянно, а порциями во время выбросов магнитного поля. У быстро вращающейся чёрной дыры струя в основном несёт плазму с малым содержанием обычного вещества, и временами ей не хватает заряженных частиц, чтобы ослаблять электрическое поле вдоль магнитного поля.
Почему это важно
Такая картина может помочь понять, как в струях чёрных дыр ускоряются частицы и возникает излучение с необычными свойствами. Но это результат компьютерной модели, а не прямых наблюдений; кроме того, расчёты были осесимметричными, тогда как реальные струи могут быть сложнее.
Разбор
Авторы добавили в компьютерную модель специальный «ярлык»-метку для барионов — обычного вещества из аккреционного диска. Благодаря ей они смогли отличить реальное пополнение струи от частиц, которые симуляция добавляет сама, чтобы не разрушиться в областях с очень сильным магнитным полем и почти нулевой плотностью. Это важно: без такого разделения было бы трудно понять, сколько вещества действительно попадает в струю.
Расчёты показали, что магнитное поле не просто постепенно перемешивает вещество со струёй. В центральной области диска накапливается магнитный поток, затем происходит его выброс: он вычищает барионы из ближайшей к чёрной дыре области, запускает перестройку магнитных линий и выталкивает порцию вещества вдоль края струи. У вращающейся чёрной дыры этот процесс дополнительно усиливают волны, возникающие из-за разницы скоростей между струёй и окружающим веществом. Для невращающейся чёрной дыры такой способ подмешивания вещества оказался подавлен.
Для параметров, близких к условиям вокруг чёрной дыры в центре галактики M87, исследователи проследили, как меняется граница между участками струи с достаточным числом зарядов и областями, где зарядов не хватает для ослабления электрического поля вдоль магнитного поля. Так они получили не только картину состава струи, но и её изменение со временем: периоды нехватки зарядов могут быть продолжительными, а мощность струи при вращении в основном переносит бедная обычным веществом плазма.
Можно ли доверять
Это рецензируемая работа в MNRAS, что повышает надёжность метода и выводов. Но результат основан на компьютерных расчётах, причём с осевой симметрией, поэтому реальная трёхмерная струя может вести себя сложнее; прямых наблюдений именно описанных циклов в работе нет.
Пересказано ИИ по научной статье. Как это устроено