Вчені відкрили нове джерело космічної енергії, що живить найпотужніші об’єкти у видимому Всесвіті

Астрономи з Гете-університету у Франкфурті розкрили новий механізм, за допомогою якого надмасивні чорні діри, подібні до M87*, викидають у космос потужні струмені матерії. За допомогою найсучасніших комп’ютерних симуляцій вони довели, що джерелом енергії цих гігантських потоків є не лише магнітні поля, а й процес магнітного перез’єднання — явище, під час якого лінії магнітного поля розриваються й знову з’єднуються, вивільняючи величезну кількість енергії.

Об’єкт M87* — це чорна діра масою близько шести з половиною мільярдів Сонць, розташована в центрі галактики Діва A (M87) на відстані понад 50 мільйонів світлових років від Землі. Саме ця чорна діра стала першою, яку вдалося сфотографувати за допомогою проєкту Event Hori­zon Tele­scope у 2019 році. Її обертання породжує потужний струмінь заряджених частинок, який простягається на 5 тисяч світлових років і рухається майже зі швидкістю світла, розсіюючи енергію та речовину у міжгалактичному просторі.

Команда під керівництвом професора Лучано Реццолли створила спеціальний симулятор — Frank­furt Par­ti­cle-in-Cell (FPIC), який моделює поведінку заряджених частинок у сильних гравітаційних і магнітних полях поблизу чорної діри. Розрахунки підтвердили, що разом із класичним механізмом Бландфорда–Знайека, який описує витягування енергії через магнітні поля, діє ще один — магнітне перез’єднання, що перетворює енергію поля на тепло, випромінювання й потоки плазми.

Розрахунки показали, що в екваторіальній області чорної діри утворюється ланцюг плазмоїдів — щільних бульбашок плазми, які рухаються майже зі швидкістю світла. Цей процес супроводжується появою частинок із негативною енергією, які, за словами науковців, можуть живити потужні астрофізичні явища — від релятивістських джетів до вибухів плазми. «Наші результати свідчать, що магнітне перез’єднання може відігравати не менш важливу роль, ніж класичний механізм Бландфорда–Знайека», — пояснює співавтор дослідження доктор Філіппо Каміллоні.

За словами професора Реццолли, результати цих симуляцій допомагають зрозуміти, як саме чорні діри перетворюють енергію свого обертання на колосальні струмені, які живлять активні галактичні ядра. «Це наближає нас до розуміння того, як формуються найяскравіші об’єкти у Всесвіті», — підсумував він.

Дослідження “Elec­tro­mag­net­ic Ener­gy Extrac­tion from Kerr Black Holes: Ab Ini­tio Cal­cu­la­tions” вже опубліковане у фаховому науковому віснику The Astro­phys­i­cal Jour­nal Let­ters.