Астрономы сделали слышимыми мелодии пожирающих звезды черных дыр

Группа американских ученых из Массачусетского технологического института (MIT), занимающаяся изучением «эха» от черных дыр, активизирующихся при поглощении газа и пыли из окружающего пространства и вещества звезд-компаньонов, превратила всплески и вариации излучения в слышимые звуки, которые может различать человеческое ухо. Статья об этом опубликована в Astrophysical Journal, этой же теме посвящен пресс-релиз на сайте MIT.

В процессе поглощения материи черной дырой вокруг нее образуется быстро вращающийся аккреционный диск, где в процессе взаимного трения частицы разогреваются до такой степени, что начинают испускать рентгеновское излучение, которое высвечивает окрестности черной дыры, отражаясь от облаков газа, — это явление называют «эхом» черной дыры. Хотя формально это не звуковое эхо, а отражение рентгеновского излучения, его можно перевести в звуковой диапазон с помощью специально разработанной учеными-музыкантами «Машины реверберации», которая поднимает тон звучания как минимум в 144 квадриллиона раз.

В качестве «музыкального материала» были взяты данные, собранные с помощью рентгеновского телескопа NASA «Исследователь внутреннего строения нейтронной звезды», установленного на борту МКС. Всего обработке «музыкальным» алгоритмом подверглись 26 рентгеновских двойных систем, в составе которых имеются черные дыры, поглощающие материю. Десять из них находятся достаточно близко, чтобы можно было наблюдать характерное «эхо», причем о наличии подобного «эха» у восьми из них ученые узнали впервые.

В результате анализа «эха» астрономы обнаружили, что черные дыры изначально проходят через «жесткую» фазу, в результате которой формируются корона и две высокоэнергичные струи из заряженных частиц высокой энергии, движущихся со скоростями, близкими к скорости света. Это состояние длится несколько недель. Корона — область высокоэнергичных электронов между внутренним краем аккреционного диска и горизонтом событий. После последней мощной вспышки корона и струя начинают рассеиваться и гаснуть, а черная дыра переходит в «мягкое» низкоэнергетическое состояние. Во время этого переходного состояния от «жесткого» к «мягкому» во всех десяти отобранных системах обнаружились дополнительные временные задержки, означающие, что расстояние между короной и диском при этом также увеличивалось.