Астрономы записали жуткий звук “эха” черной дыры

В процессе своего формирования черные дыры выделяют рентгеновские лучи, и они могут отражать материал вокруг дыры, который астрономы называют “эхом”. Первоначальные наблюдения происходили от огромных черных дыр в других галактиках, но с тех пор то же самое было сообщено в двух меньших и более близких черных дырах. Теперь ученые впервые превратили эти "эхо" в звуки, и да, они жуткие.

Такая небольшая выборка означала, что эти эхо-сигналы могли быть редким явлением. Новое исследование показывает, что на самом деле это гораздо более распространено, с восемью другими примерами в нашей галактике, объявленными в Astrophysical Journal. Открытие популяции, показывающей тот же эффект, позволяет аспиранту MIT Цзиньи Вангу и соавторам отслеживать цикл, через который проходят черные дыры, чтобы сделать эти эхо-сигналы таким образом, который не может быть сделан только с одним или двумя примерами.

Помимо сверхмассивной черной дыры в ее ядре, Млечный Путь, как полагают, содержит десятки миллионов звездных черных дыр – остатки взрывов сверхновых звезд, по крайней мере, в 25-40 раз превышающих массу Солнца. Их число основано на моделировании, потому что на самом деле найти большинство этих объектов вне нас; они необнаружимы, если их гравитация не влияет на звезду, или они питаются материалом, снятым с соседа.

В поисках 26 черных дыр, которые, как известно, испускают рентгеновские лучи, поскольку они питаются материалом от звезды-компаньона, Ван и соавторы обнаружили эхо в 10 из них, только два из которых были ранее известны, где начальная вспышка рентгеновских лучей сопровождается задержанным отражением. Измеряя задержку между начальным рентгеновским всплеском и отраженным эхом, астрономы могут определить расстояние до того, что его отражает.

Наблюдая циклы выбросов и интервалы, авторы создают историю черных дыр, генерирующих струю частиц, выталкиваемых со скоростью, близкой к скорости света, в сопровождении короны высокоэнергетических фотонов. Это называется “жестким состоянием” и обычно длится несколько недель. Затем черная дыра переходит в мягкое состояние, длящееся от недель до месяцев, где окружающая среда вокруг нее имеет гораздо меньшую энергию. Переход отмечен заключительной высокоэнергетической вспышкой, длящейся несколько дней.

Во время перехода задержки увеличивались во всех системах, указывая на то, что отражение исходит от более далекой черной дыры. Авторы предлагают, чтобы то, что мы видим как вспышку, включало короткое расширение плазмы вокруг черной дыры, выбрасывая в процессе частицы высокой энергии.

Авторы сотрудничали с учеными-музыковедами, чтобы превратить эти электромагнитные волны в звук, и вы можете услышать их жуткие результаты ниже.

“Мы видим новые сигнатуры реверберации в восьми источниках”, - сказал Ван в своем заявлении. “Черные дыры имеют массу от пяти до 15 масс Солнца, и все они находятся в двойных системах с нормальными, маломассивными, похожими на солнце звездами”.

“Мы только начинаем использовать эти световые эхо для реконструкции окружающей среды, ближайшей к черной дыре”, - сказал соавтор доктор Эрин Кара. “Теперь мы показали, что эти эхо-сигналы обычно наблюдаются, и мы можем по-новому исследовать связи между диском, струей и короной черной дыры”.