Astronomowie odkryli tajemnicę otaczającą strumienie plazmy czarnej dziury

ten czarne dziury Strumienie plazmy są emitowane i gromadzą się wzdłuż własnej osi obrotu, które rozszerzają się z prędkością bliską prędkości światła. Naukowcy uważają, że dyski akrecyjne wytwarzają pola magnetyczne, które skupiają dżety wzdłuż tej centralnej osi. Jednak dokładne mechanizmy przyspieszające materię w tych dżetach pozostają niewyjaśnione. Po obejrzeniu Czarna dziura Przez ponad dekadę międzynarodowy zespół astronomów w końcu zbierał dane, aby częściowo wyjaśnić tę tajemnicę.

Podobnie jak przedsionki ludzkiego serca, które pobierają krew przed opróżnieniem jej do komór, okazuje się, że czarna dziura najpierw zbiera i podgrzewa materię w tzw. . To wynik nowych badań prowadzonych przez Mariano Mendesa, astrofizyka z Kapten Institute for Astronomy na Uniwersytecie w Groningen (Holandia). Obserwując z bliska czarną dziurę GRS 1915 + 105 przez 15 lat, zespół zaobserwował, że ewolucja przepływu materii zachodzi w dwóch odrębnych fazach.

Podczas gdy długotrwała debata koncentrowała się na tym, czy halo czarnej dziury i jej relatywistyczne płaszczyzny są tym samym zjawiskiem, astronomowie mają teraz dowody na to, że pojawiają się one jeden po drugim. „ Udowodnienie tej sekwencyjnej natury było prawdziwym wyzwaniem. Musieliśmy porównać dane sprzed kilku lat z danymi z kilku sekund, bardzo wysokich energii z bardzo niskimi energiami. Mendez wyjaśnia W komunikacie prasowym.

Podgrzewana korona opróżnia materiał do strumienia

Czarna dziura GRS 1915 + 105 nie jest izolowaną czarną dziurą, ale należy do układu podwójnego, składającego się również ze zwykłej gwiazdy, z której zasysana jest materia – tak zwanego mikrokwazara. Ten system znajduje się w naszej galaktyce Drogi Mlecznej, około 36000 lata świetlne Z Ziemi, w konstelacji Orła. Czarna dziura ma masę około dwunastu mas Słońca, co czyni ją jedną z najmasywniejszych gwiezdnych czarnych dziur naszych czasów. galaktyka. Odkryty w 1994 r. GRS 1915 + 105 był pierwszym galaktycznym obiektem z ultraświecącymi dżetami.

Naukowcy obserwowali tę czarną dziurę przez 15 lat za pomocą kilku teleskopów. W szczególności skierowali rosyjskiego X-ray Timing Explorer – teleskop kosmiczny NASA – na GRS 1915 + 105 co trzy dni, aby zbierać wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie z korony. Dane te są połączone z danymi z Teleskopu Ryle, sieci radioteleskopów około 90 kilometrów na północ od Londynu, która prawie codziennie zbiera niskoenergetyczne promieniowanie radiowe z dżetu czarnej dziury.

Jednoczesna obserwacja promieni rentgenowskich i fal radiowych wykazała wyraźny związek między nimi. Gdy korona materii czarnej dziury zmniejszy się (co powoduje słabe promieniowanie rentgenowskie), przepływ plazmy staje się bardziej intensywny przy falach radiowych i nawzajemwskazując, że korona regularnie „opróżnia się” poprzez wyładowanie nagromadzonego materiału w postaci strumienia.

” Nasze wyniki pokazują, że energia zasilająca ten układ może być skierowana w różnych proporcjach, albo głównie w kierunku halo rentgenowskiego, albo w kierunku płaszczyzny. ’, Napisz badaczy w astronomia naturalna. Te obserwacje, wraz ze wzorcami fluktuacji światła w systemie, wskazują, że w GRS 1915 + 105 halo rentgenowskie przechodzi w dżet. Animacja zaproponowana przez Holenderską Szkołę Badań Astronomicznych (NOVA) dobrze wyjaśnia to zjawisko:

Rytm podobny do rytmu bicia serca

Z bliskości pobliskiej gwiazdy GRS 1915 + 105 żywi się materią, która tworzy dysk wokół czarnej dziury, tuż poza horyzontem zdarzeń. Korona składa się z elektronów rozgrzanych do bardzo wysokiej temperatury, które są przyspieszane jak w synchrotronie; Emituje silne promieniowanie rentgenowskie i sposób, w jaki czarna dziura koncentruje ten materiał w dżet, który pokazuje regularny rytm, jak bicie serca.

Chociaż Mendez i jego współpracownicy rzucili światło na ten kaskadowy mechanizm, niektóre pytania pozostają bez odpowiedzi. Zespół zauważył na przykład, że promieniowanie rentgenowskie emitowane z korony obserwowanej przez teleskopy jest bardziej energetyczne niż temperatura samej korony, co wskazuje na inne źródło energii.

Naukowcy uważają, że źródłem tej dodatkowej energii jest pole magnetyczne. To pole magnetyczne może również wyjaśnić powstawanie dżetów: jeśli pole magnetyczne jest chaotyczne, korona się nagrzewa; Jeśli stanie się mniej chaotyczny, materia może uciec przez linie pola i przekształcić się w samolot.

Naukowcy sugerują, że zasada, którą tu zademonstrowali, może odnosić się do najbardziej masywnych czarnych dziur, w tym tych znajdujących się w centrum naszej galaktyki. ” To samo skierowanie energii na płaszczyznę i koronę powinno zachodzić w supermasywnych czarnych dziurach, a zatem powinno dotyczyć pełnego zakresu mas czarnych dziur. – podsumowali.

źródło: M. Méndez i in., Astronomia Przyrody