Іронічно, але найтемніші області нічного неба – чорні діри – можуть провокувати найяскравіше випромінювання у всьому Всесвіті. Завдяки моделюванню магнітних полів, що оточують ці загадкові об’єкти, вченим вдалося розібратися в природі дивного космічного світіння.
У 2020 році астрофізики з Колумбійського університету в Нью-Йорку розробили модель руху електронів у магнітних полях. Пролітаючи крізь магнітну турбулентність, немов на американських гірках, вони можуть генерувати напрочуд інтенсивні хвилі випромінювання. Це пояснює той факт, чому надмасивні об’єкти в космосі (орбіта чорних дір або нейтронні зірки) часом світяться так яскраво.
Частина світіння – це результат того, що безладний рух частинок усередині скупчення пилу і газу навколо чорних дір розігріває речовину до неймовірних температур завдяки тертю. Однак у всьому цьому “вихровому божевіллі” заряджені частинки починають генерувати колосальні магнітні поля, які змушують розпечений матеріал вивергатися в космос цілими потоками. Усе це, зрозуміло, супроводжується вкрай інтенсивним світінням.
Але деякі хвилі світлового випромінювання занадто потужні і високоенергетичні, щоб бути результатом простого теплового ефекту. Судячи з усього, їх джерелом служить зовсім не розпечений диск навколо чорної діри. Астрофізики вважають, що весь секрет криється в так званому магнітному перез’єднанні. Це процес, у якому лінії магнітного поля розриваються і швидко возз’єднуються, прискорюючи частинки до майже світлових швидкостей.
Магнітне перез’єднання в космосі відбувається внаслідок взаємодії сонячного вітру, потоків частинок, що випускаються Сонцем, з магнітосферою планети. Коли ці заряджені частинки стикаються з магнітним полем планети, вони можуть змінювати його форму і створювати різні магнітосферні явища, такі як магнітні бурі та суббурі.
У минулому хаос турбулентних магнітних полів дозволив пояснити безліч аномалій навколо нашої власної планети – наприклад, зрозуміти, куди переходить енергія високошвидкісних електронів, коли вони стикаються з нашою магнітосферою. Лука Коміссо, один з авторів останнього дослідження, запевняє, що магнітне перез’єднання розганяє частинки так, як не може навіть адронний колайдер. Комп’ютерна модель показала, що в результаті всього цього хаосу і генерується енергія, необхідна для екстремально потужного світлового випромінювання – так космос наповнюється каскадними потоками світла.
5 цікавих фактів про чорні діри
- Поняття чорних дір уперше було запропоновано Альбертом Ейнштейном 1916 року на основі його загальної теорії відносності. Однак перші чорні діри були виявлені незалежно 1971 року за допомогою радіотелескопа.
- Подієвий горизонт – це межа, за якою ніщо, навіть світло, не може піти з чорної діри. Якщо об’єкт подолає подієвий горизонт, він назавжди залишиться всередині чорної діри.
- Існують різні типи чорних дір, зокрема чорні діри, що обертаються, заряджені чорні діри і чорні діри без обертання і заряду.
- Стівен Гокінг запропонував теорію, згідно з якою чорні діри можуть випромінювати теплове випромінювання, яке стало відоме як випромінювання Гокінга. Це явище призводить до того, що чорні діри втрачають масу і, зрештою, випаровуються.
- Існує теорія, згідно з якою чорні діри можуть зберігати інформацію про те, що потрапило всередину них, що суперечить загальноприйнятій ідеї, що інформація не може бути знищена.