Новые наблюдения излучения вещества на орбите черной дыры в оптическом и рентгеновском дапазонах могут поколебать основы многих современных теорий аккреции на черные дыры и сопутствующих явлений. Хенк Шпруит (Henk Spruit) из германского Астрофизического института им. Макса Планка и его коллеги утверждают, что, в противоположность предсказаниям существующих теорий, зарегистрированный ими видимый свет является на самом деле синхротронным излучением части аккреционного диска на расстоянии около 20000 километров от поверхности черной дыры. Это первый за более чем двадцать лет опыт, когда одновременно наблюдались и оптическое и рентгеновское излучения аккреционного диска (G Kanbach et al., 2001 Nature 414 180).

Черные дыры являются очень сложным для изучения объектом в силу того, что гравитация их настолько велика, что даже свет не может преодолеть ее. Однако газопылевые облака, притягиваемые к черной дыре, образуют плоское подобие водоворота - аккреционный диск. Трение разогревает вещество диска, что вызывает его свечение, которое позволяет ученым изучать структуру и процесс формирования диска, а также может содержать некую информацию о самой черной дыре.

Группа Хенка Шпруита наблюдала излучение аккреционного диска черной дыры XTE J118+480. Было отмечено, что интенсивность излучения как в рентгеновском, так и в оптическом диапазоне периодически изменялась. При этом каждый пик интенсивности оптического излучения запаздывал на полсекунды по отношению к соответствующему участку возрастания интенсивности рентгена.

Первоначально предполагалось, что это материал наблюдений можно было бы интерпретировать в соответствии с хорошо известным явлением видимого излучения внешних слоев аккреционного диска, вызванного рентгеновским излучением от его внутренних слоев (X-ray reprocessing). Эффект этот состоит в том, что рентгеновские лучи из внутренней области аккреционного диска нагревают облака газа и пыли во внешних областях диска, что в свою очередь приводит к излучению видимого света. Однако это объяснение было отвергнуто, когда выяснилось, что изменения интенсивности оптического излучения происходили с периодом около некольких десятков миллисекунд, в то время как аналогичный период для рентгеновского излучения составлял несколько секунд.

Для определения размеров области, в которой излучается видимый свет, были проведены исследования флуктуаций его интенсивности. Поскольку величина интенсивности значительно изменялась за временной интервал порядка ста миллисекунд, то излучающая область по оценке ученых не может превышать по размерам того расстояния, которое свет прошел бы за это время, то есть примерно 30000 км.

Для выдвижения альтернативы рентгеноиндуцированному механизму излучения, немецкие исследователи сопоставили оценки размеров области формирования излучения с измерениями светимости в видимом диапазоне. Результаты вычисления позволили выдвинуть предположение, что свет в данном случае является циклотронным излучением - излучением заряженных частиц, движущихся по круговой траектории под действием сильного отклоняющего магнитного поля. Ученые утверждают, что измеренная светимость соответствует величине магнитного поля на расстоянии порядка 20000 км от черной дыры.

Источник: Physics Web, 8 ноября 2001.