Мощный поток. Ученые обнаружили новый источник энергии в сверхмассивной черной дыре M87*
Плазмоиды на экваторе ускоряются магнитным пересоединением и формируют струю вдоль оси. Линии магнитного поля показаны серым (Фото: Meringolo, Camilloni, Rezzolla (2025))
Международная команда астрофизиков из Университета Гете во Франкфурте выяснила, что черная дыра M87*, которая расположена в центре галактики Мессье 87, имеет еще один источник энергии, кроме известного ранее. Это открытие помогает лучше понять, как черные дыры влияют на формирование и развитие галактик.
M87* - одна из самых известных черных дыр во Вселенной. Она имеет массу около 6,5 миллиарда солнц и очень быстро вращается вокруг своей оси. Благодаря этому она выбрасывает мощный поток частиц — астрофизический «джет», который растягивается более чем на 5 тысяч световых лет. Подобные струи наблюдают и в других галактиках — они разносят энергию и вещество в космосе и могут изменять развитие целых звездных систем.
До сих пор считалось, что основной механизм образования такого потока — это механизм Блендфорда — Найека, когда черная дыра «откачивает» часть своей энергии вращения через мощные магнитные поля. Но новые расчеты обнаружили еще один важный процесс — магнитное пересоединение. Это когда магнитные линии разрываются и снова соединяются, превращая магнитную энергию в тепло, излучение и вспышки плазмы.
Для этого команда профессора Лучано Реццолли создала специальный вычислительный код FPIC, который позволяет очень точно смоделировать поведение частиц и магнитных полей возле черной дыры.
«Моделирование таких процессов — ключ к пониманию, как ведет себя плазма в экстремальных условиях возле компактных объектов», — пояснил главный разработчик FPIC доктор Клаудио Меринголо.
Чтобы провести эти вычисления, ученые использовали сверхмощные суперкомпьютеры во Франкфурте и Штутгарте, потратив миллионы часов процессорного времени. Это позволило учесть как магнитные поля, так и эффекты, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна.
В плоскости вокруг черной дыры исследователи увидели, как магнитное пересоединение создает цепь плазмоидов — скоплений энергичной плазмы, движущихся почти со скоростью света. Во время этого появляются частицы с отрицательной энергией, которые, по словам ученых, могут питать мощные джеты.
«Наши результаты показывают, что механизм Блендфорда — Найека — не единственный процесс, который дает черной дыре энергию для создания струй», — сказал доктор Филиппо Камиллони, один из участников проекта.
Профессор Реццолла добавил, что благодаря новым моделям они смогли показать, как именно вращение черной дыры эффективно превращается в мощный поток энергии.
«Это помогает объяснить яркость активных ядер галактик и ускорение частиц до почти световых скоростей», — отметил он.
Открытие позволяет лучше понять, как черные дыры не только «поглощают», но и активно влияют на Вселенную — изменяя пространство вокруг себя и распределение энергии в галактиках.
