Сверхмассивные черные дыры и аккреция

Сверхмассивные черные дыры питают активные ядра галактик, притягивая окружающий газ, который образует горячий аккреционный диск, излучающий огромное количество энергии.

Definition

Сверхмассивная черная дыра — это черная дыра массой от миллионов до миллиардов солнечных масс, расположенная в центре галактики; аккреция — это приток газа, который образует вокруг нее горячий, светящийся диск, высвобождая гравитационную энергию в виде излучения, питающего активные ядра галактик.

Scope

Эта тема охватывает доказательства существования сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, физику аккреционных дисков и преобразование гравитационной энергии в излучение, предел Эддингтона и характерные спектральные признаки аккреции, такие как большой синий горб и рентгеновское излучение.

Core questions

• Какие доказательства показывают, что в центрах галактик находятся сверхмассивные черные дыры?
• Как аккреционный диск преобразует гравитационную энергию в излучение?
• Что определяет максимальную светимость, которую может поддерживать аккрецирующая черная дыра?
• Какие спектральные особенности выявляют аккрецию вокруг сверхмассивных черных дыр?

Key theories

Стандартный аккреционный диск

Шакура и Сюняев разработали модель геометрически тонкого, оптически толстого диска, в котором вязкость переносит угловой момент и нагревает газ, излучая характерный многотемпературный спектр.

Двигатель черной дыры для АЯГ

Рис обобщил аргументы в пользу того, что аккреция на массивную черную дыру является единственным механизмом, способным производить компактное, энергичное и переменное излучение активных ядер.

Предел Эддингтона

Давление излучения от аккреционной светимости противодействует притоку, устанавливая характерную максимальную светимость, пропорциональную массе черной дыры, которая регулирует скорость роста черных дыр.

Clinical relevance

Аккреция на сверхмассивные черные дыры является одним из наиболее эффективных известных процессов высвобождения энергии, лежит в основе всех активных ядер галактик и связывает рост черных дыр с их родительскими галактиками и с излучением, освещающим далекую Вселенную.

History

После того как квазары продемонстрировали огромную светимость из крошечных областей, Линден-Белл и другие указали на аккрецирующие черные дыры, а модель диска Шакуры-Сюняева 1973 года дала количественное описание аккреции. Обзор Риса 1984 года закрепил парадигму черных дыр, которая была подтверждена последующими наблюдениями во всем спектре.

Key figures

• Nikolai Shakura
• Rashid Sunyaev
• Martin Rees
• Donald Lynden-Bell

Seminal works

• shakura1973
• rees1984
• peterson1997

Frequently asked questions

Как черная дыра может быть такой яркой, если свет не может ее покинуть?

Свет исходит не изнутри черной дыры, а из аккреционного диска газа, закручивающегося к ней. Трение нагревает этот газ до экстремальных температур, прежде чем он пересечет горизонт событий, заставляя область вокруг черной дыры ярко светиться.

Насколько массивны сверхмассивные черные дыры?

Их масса варьируется от примерно миллиона до нескольких миллиардов солнечных масс. Самые массивные находятся в центрах гигантских галактик, в то время как меньшие, как, например, в Млечном Пути, находятся в нижней части диапазона.