Чорні діри отримують магнітні поля від зірок, з яких вони виникають.

Чорні діри виникають в результаті загибелі зір. На перший погляд, з них неможливо нічого витягнути. Але насправді ці об'єкти можуть мати властивість заряду, що означає наявність магнітного поля. Останні дослідження свідчать про те, що чорні діри можуть успадковувати ці характеристики від своїх зіркових попередників.

Чорні діри -- одні з найзагадковіших зоряних об'єктів. Вони найбільш відомі тим, що засмоктують все навколо у гравітаційну яму, з якої ніщо не може втекти, але також можуть вистрілювати потужні струмені заряджених частинок, що призводить до вибухових сплесків гамма-випромінювання, здатних за лічені секунди вивільнити більше енергії, ніж наше Сонце випромінює за весь час свого існування.

Щоб така подія могла статися, чорна діра повинна мати сильне магнітне поле. Проте походження цього магнетизму залишається нез'ясованим.

Використовуючи розрахунки утворення чорних дір, вчені з Інституту Флетірона та їхні колеги нарешті знайшли джерело цих магнітних полів -- колапсуючі материнські зорі самих чорних дір.

Чорні діри можуть формуватися в результаті вибуху зірки у вигляді наднової, внаслідок чого залишається щільне ядро, відоме як протонейтронна зірка.

"Протонейтронні зірки можна вважати 'матерями' чорних дір, адже їх колапс призводить до утворення чорної діри. Спостерігаючи цей процес, можна помітити, як навколишній диск протонейтронної зірки фактично стискає її магнітні лінії в напрямку чорної діри," -- зазначає Оре Готтліб, провідний автор дослідження та науковий співробітник Центру обчислювальної астрофізики (CCA) Інституту Флетірона в Нью-Йорку.

Спочатку команда мала на меті змоделювати шлях зорі від народження до колапсу й утворення чорної діри. За допомогою своїх симуляцій вчені планували вивчити витікання з чорної діри, подібні до струменів, які генерують сплески гамма-випромінювання. Однак команда Готтліба зіткнулася з проблемою, пов'язаною з моделями.

Існувало кілька теорій щодо чорних дір та їхнього магнетизму, але жодна з них, схоже, не враховувала потужність струменів чорної діри та сплесків гамма-випромінювання.

"Існувала думка, що під час колапсу зіркових магнітних полів, які перетворюються на чорні діри, відбувається їхнє стиснення, – пояснює Готтліб. – Під час цього процесу магнітні силові лінії зазнають посилення, оскільки вони стискаються, що призводить до підвищення щільності магнітних полів."

Суть проблеми з цим поясненням полягає в тому, що потужний магнетизм у зірці призводить до зменшення її обертання. Без достатньої швидкості обертання новоутворена чорна діра не може утворити акреційний диск — скупчення газу, плазми, пилу та частинок, що обертаються навколо неї — і, відповідно, не здатна генерувати струмені та сплески гамма-випромінювання, які ми спостерігаємо.

Готтліб відзначає, що це питання виглядає суперечливим. Для виникнення струменів необхідні потужне магнітне поле і акреційний диск. Однак магнітне поле, яке виникає внаслідок такого стиснення, не здатне породити акреційний диск. А якщо знизити магнітні поля до рівня, який дозволить диску сформуватися, то його сила виявиться недостатньою для генерації струменів.

Це свідчило про те, що відбуваються інші процеси, і науковці намагалися виявити їхні причини, звернувшись безпосередньо до коренів — до пращура чорної діри.

Щоб отримати більш глибоке уявлення про весь процес, науковці застосували концепцію, що акреційний диск може зберігати магнітне поле нейтронної зорі. В результаті цього утворюється чорна діра, яка зберігає ті ж самі лінії магнітного поля, що існували у нейтронній зірці.

Команда провела аналіз, який виявив, що в момент колапсу нейтронної зірки, перш ніж новостворена чорна діра поглине її магнітне поле, диск навколо нейтронної зірки переходить до чорної діри, а її магнітні силові лінії залишаються статичними.

"Ми здійснили аналіз для стандартних показників, які, на нашу думку, можуть бути присутніми в цих системах. Виявилось, що в більшості випадків час, необхідний для формування диска навколо чорної діри, виявляється меншим, ніж період, протягом якого вона втрачає своє магнетичне поле, -- зазначає Готтліб. -- Це дає змогу чорній дірі отримати магнітне поле від свого "джерела" -- нейтронної зорі."

Готтліб схвильований новим відкриттям не лише тому, що воно розв'язує давню загадку, а й через те, що відкриває двері для наступних досліджень джетів.

"Це дослідження змінює наше уявлення про те, які типи систем можуть підтримувати формування джетів, адже якщо ми знаємо, що акреційні диски передбачають магнетизм, то теоретично все, що потрібно, це раннє формування диска для живлення джетів, -- говорить він. -- Я думаю, що нам було б цікаво переосмислити всі зв'язки між популяціями зір і формуванням джетів тепер, коли ми це знаємо".

Готтліб дякує науковій команді та можливостям CCA за проведену роботу.