Астрофизики описали стохастическую изменчивость аккреции в двойных системах сверхмассивных черных дыр
Международная группа астрофизиков представила результаты моделирования стохастической изменчивости аккреции в двойной системе сверхмассивных черных дыр. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv (идентификатор 2606.28499) и может помочь в поиске двойных систем в центрах галактик.
Ученые использовали двумерные гидродинамические симуляции высокого разрешения для изучения системы с отношением масс компонентов q = 0,2, окруженной общим газовым диском. Они измерили спектральную плотность мощности (PSD) временных рядов скорости аккреции — ключевой параметр, описывающий, как меняется поток вещества на черные дыры со временем.
В результате выяснилось, что PSD имеет форму сломанного степенного закона: от плоского белого шума на низких частотах до наклона -4 на высоких, с частотой излома примерно в пять раз превышающей орбитальную частоту двойной системы. Такая форма объясняется двумя механизмами: доставка газа из общего диска к мини-дискам вокруг каждой черной дыры является затухающим случайным блужданием с временем корреляции, равным орбитальному периоду, а сами мини-диски работают как фильтры низких частот на кеплеровской частоте внешнего края диска меньшей черной дыры.
Авторы отмечают, что такая форма PSD воспроизводится при условии, что вторичная черная дыра значительно меньше своего мини-диска. В противном случае возникает избыток высокочастотного шума, который они считают артефактом моделирования из-за искусственно большого размера области стока.
Полученная сломанная степенная зависимость напоминает стохастическую изменчивость, наблюдаемую у обычных активных ядер галактик (AGN). Это позволяет предположить, что каноническая изменчивость AGN может быть вызвана широкой распространенностью двойных систем черных дыр. Однако, как указывают ученые, эксперименты по пульсарному таймингу могут исключить такую возможность.
Открытие предлагает новый способ идентификации двойных сверхмассивных черных дыр по форме континуума PSD в дополнение к уже известным периодическим сигналам. Дальнейшие исследования, в том числе с учетом трехмерных эффектов и радиационных процессов, помогут уточнить модель и проверить ее применимость к реальным наблюдениям.
