Припливне руйнування зір дає змогу спостерігати релятивістський ефект

Американські астрофізики показали, що відомий ефект Лензе — Тіррінга — додаткове викривлення простору-часу поблизу масивного тіла через його обертання — може проявлятися під час поглинання зорі чорною дірою, яке супроводжується утворенням акреційного диска та джетів.

Двоє астрофізиків із Гарвардського університету (США) показали, що відомий релятивістський ефект Лензе — Тіррінга може проявлятися під час поглинання зір чорними дірами.

Цей ефект, описаний австрійцями Йозефом Лензе та Гансом Тіррінгом, полягає в додатковому викривленні простору-часу поблизу масивного тіла через його обертання. Наслідком викривлення стає додаткове відхилення траєкторій пробних мас, що обертаються навколо такого тіла. Вимірюючи ці поправки для супутників LAGEOS, учені вісім років тому оцінили величину ефекту Лензе — Тіррінга, а торік перевірили отримані результати, використавши дані з «молодшого» зонда Gravity Probe B.

Американці пропонують розглядати як масивний об'єкт уже не Землю, навколо якої рухалися LAGEOS і Gravity Probe B, а чорні діри, що обертаються. Під час зустрічі з ними, тобто зближення на певну критичну відстань, зорі, згідно з теорією, мають руйнуватися. Це приводить до утворення «тимчасо́вих» акреційних дисків, які загалом не лежатимуть в екваторіальній площині чорних дір. На рисунку нижче кут між диском та екваторіальною площиною, визначений нахилом зоряної орбіти до руйнування, позначено як β.

Геометрія процесу припливного руйнування зорі (ілюстрація з журналу Physical Review Letters).

За розрахунками авторів, дія ефекту Лензе — Тіррінга в описаній ситуації спричинить зміну напрямку вектора L_disk — вектора моменту імпульсу акреційного диска — з часом. Ця прецесія диска має модулювати його спостережувану світність із коефіцієнтом не меншим за cosψ, де ψ — кут між L_disk і напрямком спостереження r_obs. У деяких випадках таку модуляцію можна буде зареєструвати.

Утім, значно помітнішим наслідком ефекту може стати прецесія джетів — протилежно спрямованих струменів речовини, що зароджуються біля акреційного диска. Це припущення справджуватиметься за умови збігу напрямків вузьких релятивістських струменів і L_disk.

Джети, що утворюються під час поглинання речовини зорі чорною дірою (ілюстрація University of Warwick / Mark A. Garlick).

Один вдалий приклад припливного руйнування зорі — спалах Sw 1644+57, зареєстрований орбітальною обсерваторією Swift 28 березня минулого року, — астрономам уже відомий. Оскільки яскраве рентгенівське випромінювання тут зберігалося тривалий час, можна зробити висновок, що правильне принаймні одне з таких тверджень: площина орбіти світила майже ідеально збігалася з екваторіальною площиною надмасивної чорної діри або джети не були співнапрямлені з віссю обертання акреційного диска. Найімовірніше, у випадку Sw 1644+57 джети просто орієнтувалися вздовж стабільної осі обертання чорної діри.

Повну версію звіту опубліковано в журналі Physical Review Letters; препринт статті можна завантажити із сайту arXiv.

Підготовлено за матеріалами Американського фізичного товариства.

Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.