В центре большинства галактик скрываются сверхмассивные черные дыры, вокруг которых формируются активные ядра галактик, или квазары. Эти гиганты излучают столько энергии, что на время затмевают все звезды своих дисков. В 2019 году проект «Телескоп горизонта событий» впервые показал изображение такой черной дыры в галактике M87. Но еще в начале XX века американский астроном Хебер Дуст Кертис заметил мощный джет, исходящий из центра той же галактики.
Он также был одним из нескольких сторонников теории, утверждавшей, что туманности, наблюдаемые в ночном небе, на самом деле являются далекими галактиками. С тех пор астрономы изучали примеры таких джетов, исходящих из сверхмассивных черных дыр в ядрах многих массивных галактик.
Спустя столетие физики из Университета Гете используют передовые численные модели, чтобы понять, как появляются эти джеты. Вращающиеся с огромной скоростью сверхмассивные дыры формируют вокруг себя диски газа и пыли. Часть этого вещества выбрасывается из полюсов в виде релятивистских джетов, которые могут простираться на тысячи световых лет, рассеивая энергию и вещество в межгалактическом пространстве.
Масса центральной черной дыры M87 достигает 6,5 млрд солнечных масс, а энергия ее вращения питает джет длиной более 5 тысяч световых лет. Основной механизм формирования таких струй — магнитное взаимодействие вблизи вращающейся черной дыры, известное как механизм Блэндфорда-Знаека. Но новые численные эксперименты показали, что процесс магнитного пересоединения также играет важную роль.
С помощью Франкфуртского кода частиц в ячейках FPIC ученые смоделировали движение плазмы и поведение магнитных полей в экстремальных условиях, где сталкиваются релятивистские скорости и мощная гравитация. Симуляции показали образование энергетических пузырей плазмы — плазмоидов, ускоряющихся почти до скорости света и создающих джеты вместе с выбросами частиц с отрицательной энергией.
Эти результаты помогли понять, как энергия вращения сверхмассивной черной дыры превращается в гигантские космические струи, объясняют невероятную светимость активных ядер галактик и ускорение частиц до релятивистских скоростей.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что найдены галактики с координатами, ранее установленными с ошибкой.
