Смоделирована судьба вещества в диске вокруг черной дыры

Группа астрофизиков Калифорнийского технологического института впервые сумела детально смоделировать путешествие первичного газа, начиная от ранней Вселенной, до момента, когда он оказывается втянутым в аккреционный диск вокруг сверхмассивной черной дыры. Результаты исследования опубликованы в The Open Journal of Astrophysics.

С помощью компьютерного моделирования ученые исследовали судьбу вещества в аккреционных дисках, образующихся вокруг сверхмассивных черных дыр. Эти диски формируются из газа и пыли и испускают огромное количество энергии, прежде чем материал падает за горизонт событий. Оказалось, что магнитные поля играют решающую роль в формировании аккреционных дисков.

В исследовании использовалась симуляция с разрешением, более чем в тысячу раз превышающим предыдущие модели. Исследователи применили код GIZMO, способный обрабатывать как крупномасштабные, так и мелкомасштабные процессы, чтобы смоделировать черную дыру, которая примерно в десять миллионов раз больше массы Солнца и разрывает облако звездообразующего газа, образуя вокруг себя диск материала.

Выяснилось, что давление магнитных полей в дисках вокруг черных дыр в десять тысяч раз превышает давление тепла газа. Это означает, что аккреционные диски почти полностью контролируются магнитными полями, что кардинально меняет представления об их структуре и поведении. Кроме того, магнитные поля влияют на поток поглощаемого вещества, делая его более раздутым.

Также выяснилось, что аккреционные диски, наблюдаемые в симуляции, отличаются от тех, которые были описаны в работах 1970-х годов. Ранее считалось, что диски должны быть плоскими, однако новые данные показали, что они более «пушисты». Это открытие меняет множество прогнозов относительно массы, плотности, скорости материала и толщины дисков.