Supermasywna czarna dziura emituje tajemniczy strumień gazu w kształcie litery H

Supermasywne czarne dziury należą do najbardziej niesamowitych i tajemniczych zjawisk we wszechświecie. Astronomowie zaobserwowali niedawno strukturę w kształcie litery „H” w gorącym gazie otaczającym supermasywną czarną dziurę w galaktyce Messier 84 (M84). Odkrycie podważa tradycyjny model akrecji materii przez czarne dziury, sugerując, że na ich odżywianie mogą wpływać dżety emitowanych przez nie cząstek. Ta hipoteza otwiera nowe horyzonty w zrozumieniu tych gigantycznych bytów i ich interakcji z otoczeniem.

Czarne dziury są intensywnym zjawiskiem kosmicznym, które zachowuje wiele tajemnic, znajduje się w sercu wielu galaktyk, w tym naszej Drogi Mlecznej. Te masywne obiekty, których gęstość jest tak wysoka, że ​​nic – nawet światło – nie może uciec przed siłą grawitacji, stanowią główny obszar badań w astrofizyce.

Supermasywne czarne dziury mogą mieć masy nawet miliardy razy większe od Słońca. Do tej pory zrozumienie tych gigantycznych planet kosmicznych opierało się na modelach teoretycznych, takich jak model Bondiego, który opisuje, w jaki sposób materia jest gromadzona lub odciągana przez czarną dziurę.

Jednak niedawne odkrycie w galaktyce Messier 84 (M84) ujawniło strukturę w kształcie litery „H” w gorącym gazie otaczającym supermasywną czarną dziurę, podważając obecną wiedzę. Ta obserwacja, podkreślona przez zdjęcie rentgenowskie, doprowadziła zespół badawczy, kierowany przez Christophera Bambika z Princeton University, do postawienia hipotezy, że niektóre czarne dziury są „zjadaczami”. Są selektywne, a emitowane przez nie dżety wydają się ograniczać ilość gazu, którą mogą przyjąć. Ich wyniki są publikowane w czasopiśmie Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.

Czarna dziura ze specjalnym rdzeniem

Galaktyka M84, położona około 60 milionów lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Panny, jest domem dla supermasywnej czarnej dziury badanej przez zespół naukowców. Zdjęcie tego ostatniego zostało wykonane przez należące do NASA Chandra X-ray Observatory i Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).

Gaz widoczny na zdjęciu jest uchwycony przez grawitacyjny wpływ supermasywnej czarnej dziury. Ponieważ część tego materiału spada na powierzchnię czarnej dziury, która ma masę 1,5 miliarda mas Słońca, część jest wyrzucana partiami cząstek. Dżety te mogą tworzyć puste przestrzenie w gorącym gazie otaczającym czarną dziurę.

Wnęki te pojawiają się na obrazie Chandra, tworząc wzór „H” ze względu na orientację dżetów względem Ziemi. To „H” rozciąga się na zdumiewające 40 000 lat świetlnych, czyli mniej więcej połowę szerokości Drogi Mlecznej.

Naukowcy oszacowali, że każdego roku materia spadająca w kierunku supermasywnej czarnej dziury z północy wzdłuż płaszczyzny jest około 500 razy masywniejsza niż Ziemia. To tylko 25% masy materii, która trafia do czarnej dziury z kierunków, w których nie kieruje się dżet, takich jak wschód i zachód.

Innymi słowy, substancja nie wchłania się tak bardzo, jak mogłoby się wydawać. Strumienie cząstek, które emituje, odpychają część tego materiału, spowalniając tempo jego wchłaniania przez czarną dziurę.

Badanie modelu teoretycznego

Aby przetestować ten pomysł, zespół badawczy zastosował model teoretyczny, model Bondiego, nazwany na cześć naukowca Hermanna Bondiego. Zgodnie z tym modelem cała materia znajdująca się w pewnej odległości od czarnej dziury jest na tyle blisko, że podlega jej grawitacji i zaczyna opadać w jej kierunku z tą samą prędkością, niezależnie od kierunku, z którego spada.

Po przeanalizowaniu danych autorzy ujawnili, że zasilanie supermasywnej czarnej dziury w jądrze M84 nie pasuje do modelu Bondiego, ponieważ materia nie opada równomiernie we wszystkich kierunkach, ale raczej tworzy strukturę „H” widzianą w Chandra obrazy. Na tę akrecję ma zatem wpływ obecność dżetów cząstek emitowanych z czarnej dziury, które mogą odpychać materię i tworzyć puste przestrzenie w otaczającym gazie.

Należy zauważyć, że struktura „H” widoczna na obrazie M84 nie jest wynikiem czarnej dziury próbującej wejść w jakąś kosmiczną linię. Jest to raczej przykład pareidolii, zjawiska psychologicznego lub złudzenia wzrokowego, które powoduje, że mózg odróżnia spójne obrazy lub postacie, często ludzkie lub zwierzęce, od niespecyficznego lub abstrakcyjnego bodźca wzrokowego. Pareidolia może sprawić, że dostrzeżemy zwierzęta w chmurach lub uśmiechniętą twarz na tafli słońca.

Ta analiza otwiera nowe spojrzenie na interakcję supermasywnych czarnych dziur z otoczeniem oraz nowe możliwości zrozumienia złożonych procesów zachodzących w tych ekstremalnych regionach kosmosu. Podkreśla również potencjalnie ważną rolę dżetów w regulowaniu zasilania czarnych dziur, czego wcześniej nie oczekiwano.

źródło : Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego