Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej jest niesamowicie cicha, a teraz astronomowie myślą, że wiedzą, dlaczego.
Wokół niego owinięte są niewidoczne linie pola magnetycznego - naukowcy już to podejrzewali. Ale nowe zdjęcia pokazują, że te niewidoczne linie tworzą strukturę, która rozciąga się na lata świetlne w przestrzeni i może być wystarczająco potężna, aby powstrzymać materiał przed wpadnięciem do czarnej dziury. A jeśli gigantyczne pola magnetyczne wbijają materiał w orbitę, która jest poza zasięgiem czarnej dziury, może to wyjaśnić, dlaczego głównie drzemie. W rzeczywistości jest tak słabo, że magnetar może przyćmić go na niebie.
„Spiralny kształt pola magnetycznego kieruje gaz na orbitę wokół czarnej dziury” - powiedział C. Darren Dowell, naukowiec z Jet Propulsion Laboratory i główny autor badania, w oświadczeniu NASA. „To może wyjaśniać, dlaczego nasza czarna dziura jest cicha, podczas gdy inni są aktywni”.
Gdy rzeczy wypadną poza horyzont zdarzeń czarnej dziury, funkcjonalnie znikną na zawsze. Z naszej perspektywy przestrzeń poza horyzontem zdarzeń jest naprawdę czarna. Nie ma tam nic do zobaczenia. Ale jak obraz supermasywnej czarnej dziury w galaktyce Panny pokazany przez Teleskop Horyzontu Zdarzeń ukazał się tej wiosny, horyzont zdarzeń wokół czarnej dziury jest często owinięty chmurami spadającego materiału. Materiał ten porusza się tak szybko i wytwarza tak duże tarcie, że świeci, tworząc świetlne pokazy, które astronomowie mogą zobaczyć z Ziemi.
Przez cały czas pojawiają się supermasywne czarne dziury w tego rodzaju światłach. Ale Strzelec A * jest jednym z bardziej powszechnych, „wyciszonych” typów supermasywnych czarnych dziur. Wygląda na to, że struktura nie pochłania dużo materiału. Zespół Dowell podejrzewa, że intensywne pola magnetyczne mogą być przyczyną.
Aby zmapować linie pola magnetycznego, zespół badaczy wskazał teleskop podczerwieni NASA o nazwie SOFIA - zamontowany z tyłu samolotu Boeing 747 - w Strzelcu A *. Nie opublikowali jeszcze formalnie swoich wyników, ale naukowcy przedstawili swoje odkrycia na czerwcowym spotkaniu American Astronomical Society i opisali je w oświadczeniu NASA. SOFIA oczywiście nie widziała niewidzialnych linii, ale widziała cząsteczki pyłu unoszące się przez te linie. A struktura pola magnetycznego spowodowała, że wszystkie cząsteczki skierowane były w jednym kierunku. Te wyrównane cząsteczki z kolei spolaryzowały światło podczerwone przechodzące przez pył - w taki sam sposób, w jaki okulary przeciwsłoneczne mogą spolaryzować przechodzące przez nie światło - pozwalając badaczom dowiedzieć się, gdzie były linie i w jakim kierunku były skierowane.
Astronomowie nie biorący udziału w badaniach powiedzieli, że pomiar linii pola magnetycznego jest ekscytujący, ale sceptycznie podchodzili do tego, że linie te w pełni odpowiadają za cichy stan czarnej dziury. (Każdy z nich również zauważył, że trudno jest w pełni ocenić pracę przed opublikowaniem pracy).
Erin Bonning, astrofizyk i badacz czarnej dziury z Emory University, który nie był zaangażowany w prace SOFIA, wskazał, że obraz linii pola magnetycznego ma średnicę około 10 lat świetlnych, a 1 rok świetlny to około 5,9 biliona mil (9,5 bilionów kilometrów). Jest to znacznie szerszy niż Strzelec A * - obiekt, który zmieściłby się w naszym Układzie Słonecznym - a więc jest zbyt duży, aby uchwycić szczegóły w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury. Powiedziała, że ten mniejszy, bliższy region to miejsce, w którym można spodziewać się najważniejszych wydarzeń, w których materiał uderza w czarną dziurę lub trzyma materiał na dystans.
„Komunikat prasowy wydaje się sugerować, że pole magnetyczne kieruje materiał na orbitę, która„ tęskni ”za czarną dziurą. Byłoby to wiarygodne wytłumaczenie braku silnej akrecji na Sgr A *”, napisał w e-mailu Bonning Nauka na żywo.
Zwróciła jednak uwagę, że niekoniecznie można oczekiwać, że materiał wpadnie do czarnej dziury nawet bez pola magnetycznego. Większość supermasywnych czarnych dziur nie jest w stanie wchłonąć tak dużej ilości materiału - być może dlatego, że duża jego część gromadzi się na dysku akrecyjnym krążącym wokół ciemnej kosmicznej bestii - i jest dość cicha.
„Możesz pomyśleć o tym w ten sposób: Choć masywny jak Sgr A *, jest fizycznie * małym * celem w skali astronomicznej. Aby materia spadła w pobliże horyzontu zdarzeń, musi poruszać się mniej więcej bezpośrednio w tym kierunku - powiedział Bonning.
Powiedziała, że dzieje się to najczęściej w galaktykach, które niedawno uległy gwałtownym połączeniom. Ale Droga Mleczna nie uległa tak niedawnemu połączeniu.
„Jeśli masz zbudowane pola magnetyczne o lata świetlne od czarnej dziury wystarczająco silne, aby skierować ruch gazu, być może jest to dodatkowy mechanizm zapobiegający przedostawaniu się materii do centrów galaktycznych” - powiedział Bonning.
Ale to nie znaczy, że pole magnetyczne jest głównym mechanizmem utrzymującym spokój czarnej dziury.
Misty Bentz, astrofizyk z Georgia State University, który również nie był zaangażowany w badania, zauważył, że nawet jeśli pola magnetyczne odgrywają ważną rolę w utrzymywaniu spokoju Strzelca A *, nie oznacza to, że podobne siły działają wokół cichej supermasywnej czarne dziury w innych galaktykach.
„Nasza galaktyka jest nieco wyjątkowa, ponieważ nasza lokalizacja w niej oznacza, że możemy szczegółowo badać wiele nieruchomości i regionów” - powiedziała. „Inne galaktyki są jednak na ogół zbyt odległe, aby osiągnąć ten sam poziom rozdzielczości i szczegółów, szczególnie gdy mówimy o zatłoczonym otoczeniu w ich centrach galaktycznych”.
A to, co jest prawdą w Drodze Mlecznej, może nie być prawdą gdzie indziej.
„Może istnieć wiele różnych powodów, dla których inne czarne dziury się nie karmią, w tym fale uderzeniowe i wiatry z wybuchów supernowych, które wyrzucają gaz z centrum galaktyki, lub może być po prostu ogólny brak gazu w centrum galaktyki”, Powiedział Bentz.
Simeon Bird, astrofizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, który również nie był zaangażowany w badania, powiedział Live Science, że „Pola magnetyczne mogą z pewnością pomóc wyjaśnić, dlaczego niektóre czarne dziury są nieaktywne, a inne aktywne”, ale jak zauważył Bentz , „wszystkie inne supermasywne czarne dziury są znacznie dalej, więc nie jest łatwo zmierzyć pola magnetyczne wokół nich”.
Podobnie jak Bentz, Bird jest zainteresowany innymi wytłumaczeniami, dlaczego czarne dziury cichną.
„Inną możliwością, która może pomóc w utrzymaniu spokoju czarnych dziur, jest to, że podczas aktywnej fazy czarna dziura ogrzewa wokół niej gaz do punktu, w którym jest całkowicie zakłócona” - powiedział. „Jeśli czarna dziura jest bardzo aktywna, energia z czarnej dziury może po prostu całkowicie usunąć gaz i wyrzucić go z galaktyki”.
A kiedy to się stanie, czarna dziura prawdopodobnie ucichnie.
Mimo sceptycyzmu, że linie pola magnetycznego mogą w pełni wyjaśnić, dlaczego Strzelec A * jest tak cichy - lub że inne supermasywne czarne dziury są ciche z tego samego powodu - Bonning, Bentz i Bird uznali badanie za ważne, mówiąc, że oferuje astronomom nowe klucze do odblokowania tajemnic zachowań supermasywnych czarnych dziur.
„Każde odkrycie, takie jak rola pól magnetycznych wokół Strzelca A *, pomaga zapewnić jeden element układanki, a mając wystarczającą liczbę elementów układanki, możemy mieć nadzieję na zrozumienie cykli życia galaktyk i czarnych dziur, które są gospodarzem”, Bentz powiedziany.
Uwaga edytora: Z powodu błędu w procesie edycji, ten artykuł pierwotnie zniekształcił długość roku świetlnego. Podróż w ciągu 5,9 bilionów mil (9,5 bilionów kilometrów) w próżni zajmuje zaledwie rok.
