Черные дыры всегда манили ученых своим загадочным характером. Эти космические объекты известны своей способностью поглощать все вокруг, создавая гравитационные ямы, из которых ничто не может выбраться. Однако они также способны выбрасывать мощные струи заряженных частиц, порождая гамма-всплески — одни из самых ярких и энергичных событий во Вселенной. Чтобы понять, как черные дыры могут генерировать такую мощь, ученые из Института Флэтайрон обратили внимание на их родительские звезды.
Недавние исследования показали, что мощные магнитные поля черных дыр не возникают на пустом месте. Оре Готтлиб, ведущий автор исследования, объясняет: «Протонейтронные звезды, являясь матерями черных дыр, при коллапсе передают свои магнитные линии». Это открытие стало результатом долгих расчетов и моделирования, в ходе которых ученые стремились понять, как именно формируются черные дыры и откуда берутся их магнитные поля.
Изначально команда сосредоточилась на моделировании звезды от ее рождения до коллапса. Однако они столкнулись с проблемой: существующие теории не объясняли, как магнитные поля влияют на формирование струй и гамма-всплесков. Готтлиб говорит: «Мы не знали, как моделировать поведение магнитных полей во время коллапса нейтронной звезды в черную дыру». Существовало множество теорий, но ни одна из них не могла объяснить, откуда берется необходимая мощность для формирования струй.
Ранее считалось, что магнитные поля звезды исчезают при коллапсе. Однако Готтлиб и его команда обнаружили, что нейтронные звезды имеют свои аккреционные диски, которые могут сохранить магнитное поле. Это открытие изменило подход к моделированию. Ученые поняли, что аккреционный диск может помочь сохранить магнетизм, что позволяет черной дыре унаследовать магнитные линии от своей родительской звезды.
Расчеты показали, что при коллапсе нейтронной звезды часть ее магнитного поля действительно передается черной дыре, создавая условия для формирования аккреционного диска. «Мы провели расчеты для типичных значений в этих системах и увидели, что временные рамки формирования диска короче, чем время, за которое черная дыра теряет свое магнетическое поле», — добавляет Готтлиб.
Это открытие имеет значительные последствия для астрономии. Теперь ученые могут переосмыслить, какие системы способны поддерживать формирование струй. Готтлиб подчеркивает: «Если аккреционные диски подразумевают магнетизм, то любое раннее формирование диска может способствовать образованию струй». Это меняет представление о связи между популяциями звезд и гамма-всплесками.
Инфографика, объясняющая, как черные дыры наследуют свой магнетизм