Велосипедное динамо в космосе: как рождаются джеты коллапсаров ⚡ экспресс
Проведено первое трехмерное моделирование коллапсара с изначально тороидальным магнитным полем. По мере раскрутки диска вокруг черной дыры это поле усиливается и запускает динамо-эффект, порождая крупномасштабные вертикальные магнитные петли. Они пронизывают черную дыру и формируют изменчивые, колеблющиеся релятивистские струи (джеты) мощностью свыше 10^50 эрг/с — как у длинных гамма-всплесков. Интересно, что стохастическое динамо вызывает инверсии магнитного потока, создавая «полосатые» джеты, чьи следы могут проявляться в кривых блеска. Это показывает, что аккреционные диски сами способны рождать джеты в самых разных прародителях.
Массивная звезда коллапсирует, и рождается чёрная дыра, окружённая диском раскалённой плазмы. Чтобы из этого диска вырвались узкие струи — джеты, нужно упорядоченное магнитное поле. Но внутри звезды оно спутано. Расчёты на суперкомпьютере показали: диск работает как велосипедная динамо-втулка — вращение само наводит порядок в магнитном поле.
Вначале поле закручивается в кольца, а затем, словно самовозбуждающееся динамо, рождает гигантские магнитные петли. Они затягиваются к дыре и выстреливают колеблющиеся джеты почти со скоростью света. Этому механизму не нужно унаследованное поле от прото-нейтронной звезды — он универсален для разных коллапсаров, одного из видов сверхновых.
Неожиданный итог: джеты получились полосатыми — магнитное поле в них периодически переворачивается. Эти полосы отпечатаются в графике яркости гамма-всплеска, став «автографом» динамо. Так неприметный эффект оказался простым рецептом мощнейших взрывов во Вселенной. Ещё Кип Торн размышлял, как чёрные дыры запускают джеты, а Фриц Цвикки первым предположил, что нейтронные звёзды рождаются во взрывах сверхновых — теперь новая работа связывает эти явления воедино.
🎯 Магнитное поле Земли тоже создаётся динамо-эффектом в жидком ядре — но там оно работает миллиарды лет, а в коллапсаре весь процесс укладывается в секунды.
🎬 Если фантасты рисуют звездолёты с чудо-двигателями, то природа уже построила свои ускорители — джеты коллапсаров, выбрасывающие вещество почти со скоростью света.