Ученые доказали наличие энергии в черных дырах

Астрофизики обнаружили наличие энергии в черной дыре, изучив ярчайший из известных гамма-всплесков во Вселенной. Об этом сообщается в научном журнале Astronomy & Astrophysics.

Изучив GRB 190114C – колоссальную вспышку с тактовой частотой около триллиона электрон-вольт (1 ТэВ), зафиксированную в 2019 году на расстоянии 4,5 миллиарда световых лет от Земли, ученые пришли к выводу о том, что черные дыры могут генерировать огромное количество энергии.

Астрофизик Ремо Руффини из Международного центра релятивистской астрофизической сети (ICRANet) со штаб-квартирой в Италии с группой коллег описали механизм, который может запускать подобные высокоэнергетичные гамма-всплески.

«Именно «внутренний двигатель», извлекающий вращательную энергию Кристодулу-Хокинга-Руффини из ЧД керра, был в гамма-всплеске GRB 190114C. Эти результаты стали возможными благодаря исключительным данным детекторов GBM и LAT на спутнике Fermi, а также детекторам BAT и XRT обсерватории Neil Gehrels Swift, и детекторам в видимой области и в области высоких энергий на земле», – отмечает Руффини в пресс-релизе.



Вращающиеся черные дыры первоначально рассматривались либо как «мертвые» объекты, либо как поглотители энергии. Впоследствии ученые осознали, что, подобно термодинамическим системам, черные дыры могут взаимодействовать со своим окружением, обмениваясь энергией.

«Новый двигатель, представленный в новой публикации, выполняет свою работу посредством чисто релятивистского гравито – электродинамического процесса: вращающаяся черная дыра, взаимодействуя с окружающим магнитным полем, создает электрическое поле, которое ускоряет окружающие электроны до сверхвысоких энергий, ведущих к излучению высоких энергий и космическим лучам сверхвысоких энергий», – пояснил Руффини.

Черные дыры и нейтронные звезды могут обладать мощными магнитными полями, а также могут действовать как синхротрон (тип ускорителя частиц, прим. ред.), которые играет роль в запуске гамма-всплеска во время образования черной дыры.

Исследователи проследили за работой механизма, из-за которого каждый раз высвобождался квант энергии черной дыры. Так они получили наблюдаемое гамма-излучение, следующее за гамма-всплеском.

Во время взрыва углеродно-кислородная звезда превращается в сверхновую, а ее ядро коллапсирует в нейтронную звезду. При этом часть высвобожденного материала возвращается обратно на новообразованную нейтронную звезду, производя рентгеновское свечение.

Часть материи опускается на спутник нейтронной звезды, формируя черную дыру. Однако сам процесс занимает 2 секунды. Затем материал продолжает падать на вновь образовавшуюся черную дыру, производя гамма-всплеск длительностью от 1,99 до 3,99 секунды.

Наконец, большее количество материи, падающей на черную дыру, приводит к образованию струй и гамма-излучения в диапазоне гигаэлектронвольт за счет извлечения вращательной энергии.

Фото: pixabay.com, icranet.org