Исследователи из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова вместе с коллегами из Великобритании рассчитали процессы, происходящие после разрушения звезды, очень сильно сблизившейся с гигантской черной дырой. Оказалось, что после этого должен появиться диск из газа и пыли, наклоненный относительно оси вращения самой темной дыры. Соответствующая статья направлена на публикацию в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с ее препринтом можно ознакомиться на веб-сайте Корнелльского университета.
Вопрос о том, как конкретно крупные черные дыры поглощают объекты из межзвездной среды, — один из более сложных для изучения, поскольку такие действия часто закрыты от телескопов газопылевыми препядствиями. Между тем без его прояснения нельзя корректно воссоздать процессы эволюции сверхмассивных темных дыр, а значит, и эволюции галактик, в центре которых они находятся.
Создатели новой работы провели расчеты процессов, протекающих после разрушения обычной звезды, подошедшей слишком близко к темной дыре. Как уже довольно давно ясно астрологам, поглощение вещества бывшей звезды после ее поражения приливными силами от сверхмассивной черной дыры идет не впрямую. Вначале должен образоваться аккреционный диск из газа и пыли, ранее входивших в состав звезды. Исследователи попробовали рассчитать поведение этого диска и то, какие доступные для земных телескопов явления с ним происходят.
Оказалось, что на ранешней стадии существования такого «постзвездного» диска он ведет себя довольно своеобразно. Во-первых, почти во всех случаях угол наклона диска относительно оси вращения темной дыры (считается, что практически все темные дыры должны вращаться) будет весьма значимым — для близко расположенного наблюдателя такой диск смотрелся бы «косым». Во-вторых, в реальности диск в начале собственной эволюции не может быть единым. Та его часть, что поближе к черной дыре, будет более жаркой и «толстой», чем внешняя, более прохладная часть диска. Кроме того, со временем зазор меж двумя частями аккреционного диска должен существенно возрасти — иными словами, он разделится надвое, а потом внешний и внутренний диски начнут удаляться друг от друга.
И самое принципиальное — «толстый» внутренний диск будет влиять на направление релятивистских джетов. Так именуют потоки плазмы, периодически вырывающиеся из окружностей сверхмассивных черных дыр и движущиеся со скоростями, сопоставимыми со скоростью света. Авторы новой работы указывают, что такие джеты при довольно толстом внутреннем диске должны быть ориентированы перпендикулярно направлению вращения самого диска. А это означает, что, регистрируя направления релятивистских джетов, можно получить представление и об особенностях аккреционных дисков, даже невзирая на то, что они скрыты от телескопов газом и пылью с наружных подступов к сверхмассивной черной дыре. Соответственно, расчеты создателей вполне проверяемы с помощью наблюдений и способны дать ценную информацию о слабо наблюдаемых процессах в округах сверхмассивных черных дыр.