Влияние вращения черной дыры: первые свидетельства прецессии в сверхъярких аккреционных дисках

Левая панель показывает объемную плотность (синий) и фактор Лоренца (оранжевый). Правая панель показывает распределение плотности вблизи BH (белый заполненный круг). Автор: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6cd9

Газ закручивается вокруг черной дыры из-за ее сильной гравитации, образуя аккреционный диск. Эти аккреционные диски, являясь одними из самых эффективных механизмов преобразования энергии во Вселенной, испускают свет и плазменные струи. Когда черная дыра вращается вокруг своей оси, аккреционный диск колеблется как волчок.

Это прецессионное движение изучалось в менее ярких аккреционных дисках, но неясно, происходит ли то же самое явление в сверхярких аккреционных дисках, которые испускают сильное излучение.

Исследователи из Университета Цукубы провели масштабное моделирование радиационной электромагнитной гидродинамики на основе общей теории относительности и впервые продемонстрировали, что прецессионное движение наклонного сверхъяркого аккреционного диска вызвано вращением черной дыры.

Кроме того, это прецессионное движение периодически меняет направление струй и излучения, испускаемых черной дырой, что указывает на то, что периодические колебания светимости сверхъярких аккреционных дисков могут быть вызваны вращением черной дыры. Причина таких периодических колебаний ранее была неизвестна.

В будущем исследователи намерены подтвердить, вращаются ли черные дыры, используя сравнительный анализ между долгосрочными симуляциями и данными наблюдений. Это достижение призвано углубить наше понимание того, как вращение черной дыры влияет на космические явления, и внести существенный вклад в аутентификацию пространственно-временной структуры черных дыр и общей теории относительности.

Временная эволюция скорости аккреции массы (черный), кинетической светимости (синий), электромагнитной светимости (зеленый), фотонной светимости (сплошной красный) и фотонной светимости, поглощенной черной дырой (пунктирный красный). Автор: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6cd9

Больше информации: Yuta Asahina et al, General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics Simulations of Precessing Tilted Super-Eddington Disks, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6cd9

Источник: University of Tsukuba