Oszałamiające nowe zdjęcia pokazują, jak czarne dziury wytwarzają niezwykle jasne strumienie o długości milionów lat świetlnych, które można zobaczyć na ogromnych odległościach kosmicznych. Zdaniem naukowców stojących za obrazami obrazy powstały w wyniku symulacji komputerowej i mogą pomóc w rozwiązaniu trwałej tajemnicy dotyczącej sposobu powstawania dżetów.
Pomimo pseudonimu czarne dziury nie zawsze są czarne. Gdy czarna dziura pochłania przedmiot, gaz i pył wirują wokół szczęki grawitacyjnego giganta, a tarcie może podgrzać materiał na krawędziach do piekących temperatur. Ten gwałtowny proces tworzy podobne do latarni wiązki naładowanych cząstek, które przemieszczają się na zewnątrz z prędkością bliską prędkości światła, emitując promieniowanie, które może świecić jaśniej niż cała galaktyka.
„Są jak wiązki laserowe przebijające wszechświat i pozwalające nam zobaczyć czarne dziury, których emisja w przeciwnym razie byłaby zbyt słaba, aby można je było wykryć” - powiedział Alexander Science, astrofizyk obliczeniowy z Northwestern University w Evanston, Illinois.
Ale złożone mechanizmy stojące za tymi dżetami pozostają słabo poznane. Potencjalny wgląd w problem wynika z faktu, że materiał wokół czarnej dziury przekształca się w plazmę, niezwykle gorący, ale rozproszony namagnesowany stan materii. Fizycy od dawna podejrzewają, że skręcające się pola magnetyczne w jakiś sposób oddziałują z zakrzywioną tkaniną czasoprzestrzeni wokół wirującej czarnej dziury, powodując powstanie dżetów.
Używając bardzo szczegółowych modeli komputerowych, Kyle Parfrey z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland i jego koledzy byli w stanie symulować, w jaki sposób naładowane cząstki w pobliżu krawędzi czarnej dziury powodują skręcanie i obracanie pól magnetycznych, jak donosili naukowcy 23 stycznia w czasopiśmie Physical Review Letters. Naukowcy wykorzystali również informacje z teorii względności Alberta Einsteina do modelowania par tych cząstek latających na specjalnych orbitach. Te orbity są dostrojone we właściwy sposób, aby jeśli jedna z cząsteczek duetu wpadła do czarnej dziury, jej partner oddalił się z ultraszybką prędkością, napędzając się energią skradzioną z samej czarnej dziury.
Każdy obiekt, nawet worek śmieci, mógłby zostać wystrzelony ze statku kosmicznego na jedną z tych orbit, a to dałoby potężny zastrzyk energii dla statku, powiedział Tchekhovskoy, który nie był zaangażowany w pracę.
Nowe metody obliczeniowe pomogą naukowcom lepiej zbadać regiony intensywnego prądu elektrycznego w pobliżu krawędzi czarnej dziury, które mogą być powiązane z promieniami X i promieniami gamma widocznymi w dżetach, powiedział Parfrey na żywo dla Science. Następnie zespół chce bardziej realistycznie modelować proces generowania naładowanych par cząstek. To pozwoli astronomom na lepsze przewidywanie właściwości odrzutowca, powiedział Parfrey.
Odkrycia pomogą także naukowcom zinterpretować wyniki dwóch przedsięwzięć, Event Horizon Telescope i GRAVITY, mających obecnie na celu sfotografowanie cienia rzucanego na otaczający materiał przez supermasywną czarną dziurę w sercu Drogi Mlecznej, powiedział Parfrey.
