Внутренний край аккреционного диска вокруг чёрной дыры

С помощью четырёх космических обсерваторий NASA астрономы показали, что внутренний край аккреционного диска вокруг чёрной дыры расположен намного дальше от неё по сравнению с теоретическими предсказаниями. Это даст возможность лучше понять как высвобождается энергия, когда газ аккреционного диска, закручиваясь по спирали, падает на чёрную дыру.

18 апреля 2000 года Hubble Space Telescope и Extreme Ultraviolet Explorer наблюдали ультрафиолетовое излучение от объекта под названием XTE J1118+480, который представляет собой чёрную дыру массой в 7 масс Солнца, входящую в тесную двойную систему вместе с солнцеподобной звездой. Одновременно, орбитальный рентгеновский телескоп Rossi X-ray Timing Explorer наблюдал жёсткое рентгеновское излучение от вещества, падающего на чёрную дыру, а рентгеновская обсерватория Chandra проводила наблюдения в диапазоне между ультрафиолетом и жёстким рентгеном для того, чтобы связать все данные вместе.

"Объединив наблюдения XTE J1118+480 в разных диапазонах, мы получили первое чёткое доказательство того, что аккреционный диск может заканчиваться очень далеко от чёрной дыры," - говорит Jeffrey McClintock (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), руководитель наблюдений на Chandra. "Данные показывают, что этот аккреционный диск простирается к горизонту событий чёрной дыры не ближе, чем на 600 миль, что намного больше ожидавшихся 25 миль". Учёные считают, что аккреционный диск исчезает вблизи чёрной дыры вследствие превращения вещества диска в горячий пузырь газа.

Вещество, вытягиваемое чёрной дырой из звезды-компаньона, может образовать плоскую, блиноподобную структуру, называемую "аккреционным диском". Вещество движется по спирали к внутреннему краю аккреционного диска, сильно ускоряется и нагревается под влиянием очень мощной гравитации чёрной дыры, и вследствие этого излучает в рентгеновском диапазоне. Исследуя это излучение, учёные могут определить, насколько близко к чёрной дыре простирается аккреционный диск.

Многие астрономы согласны с тем, что когда темп переноса вещества на чёрную дыру очень высок, то вутренний край диска может находиться на расстоянии около 25 миль от горизонта событий - поверхности, изнутри которой вещество и свет "не возвращаетя", а падает на чёрную дыру. Однако, у астрономов не было единого мнения о том, насколько близок диск к чёрной дыре при малом темпе аккреции вещества.

"Прорыв произошел, когда орбитальная обсерватория Chandra не обнаружила рентгеновское излучение, ожидавшееся при расстоянии в 25 миль между диском и чёрной дырой," - говорит астрофизик Ann Esin (Caltech). "Это представляет фундаментальную проблему для моделей, в которых аккреционный диск очень близок к чёрной дыре."