Почему вблизи чёрных дыр образуются облака

Стоит только выйти за пределы величественных небес Земли, слово "облако" потеряет своё значение как белая и пушистая структура, в которой зарождаются дожди. Поскольку облака во Вселенной представляют собой комковатые сгустки материи, имеющие большую плотность, чем их окружение.

Космические телескопы наблюдают эти облака в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр, таинственных плотных объектов, из которых не может вырваться даже свет, чья масса эквивалентна 100000 Солнц и выше.
В центре почти каждой галактики расположена сверхмассивная чёрная дыра, которая называется "активным ядром галактики" (АЯГ), если она поглощает много газа и пыли из окружающей среды. Самый яркий вид АЯГ называют "квазаром".
Хотя саму чёрную дыру невозможно увидеть, её окрестности сияют чрезвычайно ярко из-за распада материи вблизи горизонта событий или точки невозврата чёрной дыры.

Однако на самом деле чёрные дыры не являются подобиями пылесосов; они не просто поглощают всё, что оказывается слишком близко к ним.
Хотя часть окружающего вещества попадает в чёрную дыру, становится невидимой и никогда больше оттуда не возвращается, другая часть близлежащего газа выбрасывается наружу, создавая оболочку вокруг чёрной дыры, которая разрастается в течение тысячелетий.
Это происходит потому, что область вблизи горизонта событий чрезвычайно насыщена энергией; высокоэнергетическое излучение от быстро движущихся частиц вокруг чёрной дыры может отбрасывать значительное количество газа в космическое пространство.

По предположениям учёных, этот отток газа должен быть плавным. Однако фактически он неравномерный и комковатый, простирающийся дальше 1 парсека (3,3 световых лет) от чёрной дыры.
Каждое облако, вначале небольшое, может расшириться до 1 парсека и даже покрыть расстояние от Земли до ближайшей к нам звезды - Проксимы Центавра.

Астрофизик Дэниэл Прога из Университета Невады, Лас-Вегас, сравнивает сгустки газа с группами автомобилей, движущихся в соответствии со специальными стоп-сигналами, предназначенными для регулирования притока нового трафика.
"Время от времени на шоссе образуется затор", - говорит он.

Чем объясняются эти сгустки вещества в глубоком космосе? Прога и его коллеги воспользовались новой компьютерной моделью, которая предоставила возможное решение этой загадки, опубликованное в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal Letters) под руководством докторанта Рэндалла Даннена.
Учёные показывают, что благодаря чрезвычайно интенсивному теплу вблизи сверхмассивной чёрной дыры, газ стремительно выбрасывается наружу таким образом, что это может привести к образованию сгустков. Если скорость газа очень высокая, он не успевает остыть настолько, чтобы образовать сгустки.
Компьютерная модель учитывает эти факторы и предлагает механизм, позволяющий газу продвигаться на большие расстояния и при этом образовывать области повышенной плотности.

"У внешнего края оболочки имеется возмущение, которое делает плотность газа немного ниже, - объясняет Прога. - Поэтому этот газ нагревается более эффективно. Тем самым холодный газ, расположенный дальше, отбрасывается наружу более тёплым газом".

Это явление подобно плавучести, благодаря которой взлетают воздушные шары с горячим воздухом. Нагретый воздух внутри шара легче, чем более холодный воздух снаружи, и эта разница в плотности заставляет воздушный шар подниматься вверх.

В данной модели рассматривается только газовая оболочка, а не диск вещества, закрученного вокруг чёрной дыры, которое её питает. Следующим шагом исследователей будет изучение того, происходит ли отток газа из этого аккреционного диска.
Они также заинтересованы в разгадке тайны чрезвычайно высокой скорости движения некоторых облаков - порядка 10000 километров в секунду.





Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ why-clouds-form-near-black-holes