Ученые смогли доказать существование "джетов" плазмы, вырывающихся из черных дыр

До сих пор было неясно, как с таким гравитационным взаимодействием, которое есть у черной дыры, плазма вырывается из ее ядра или полюсов.

Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли обнаружили мощные релятивистские струи плазмы, исходящие из полюсов черной дыры во время ее расширения со скоростью, приближающейся к скорости света. Об этом пишет ScienceAlert.

При помощи компьютерного моделирования команда физиков спрогнозировала, что частицы, обладающие отрицательной энергией, способны каким-то образом покидать черные дыры, выходя из них так называемыми релятивистскими струями, или джетами.

Эта гипотеза впервые объединила две противоречащие друг другу теории о возможности выхода энергии из черных дыр. Первая называется теорией Бландфорда — Знаека, она описывает магнитное поле черной дыры, благодаря которой дыра вращается, но высвобождает определенное количество энергии.

Вторая теория называется процессом Пенроуза — она основана на сохранении импульса, а не на магнетизме. Энергия, благодаря которой вращается черная дыра, согласно этой теории, находится не внутри горизонта событий, а за его пределами — в области, называемой эргосферой. Она входит в соприкосновение с горизонтом событий на его полюсах.

Для проверки этих теорий команда ученых разработала симуляцию бесстолкновительной плазмы (где столкновения частиц не играют главной роли) в присутствии сильного гравитационного поля черной дыры. Они также объясняли создание электрон-позитронных пар в электрических полях, что позволило получить данные о плотности плазмы.

Получившееся моделирование естественным образом привело к процессу Бландфорда — Знаека. Электроны и позитроны движутся в противоположных направлениях вокруг черной дыры, производя энергию в электромагнитном поле, которое вылетает из полюсов в виде струй.

Но это также привело к изменению процесса Пенроуза. Из-за релятивистских эффектов некоторые частицы, по-видимому, обладали «отрицательной энергией», когда они исчезали в черной дыре, что замедляло вращение, но лишь на незначительную долю.

Однако в симуляции отсутствуют некоторые компоненты, такие как аккреционный диск, которые могли бы очень сильно повлиять на происходящее. Теперь физики собираются построить новую модель, но уже с учетом недостающих элементов черной дыры.