Chociaż grawitacja z czarnych dziur jest tak silna, że światło nawet nie może uciec, możemy zobaczyć promieniowanie z przegrzanej materii, która wkrótce zostanie pochłonięta. Do tej pory naukowcy nie byli w stanie wyjaśnić, w jaki sposób cała ta materia ciągle wpada do czarnej dziury - powinna po prostu krążyć, jak planety krążące wokół gwiazdy. Nowe dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra pokazują, że potężne pole magnetyczne czarnej dziury powoduje turbulencje w otaczającej materii, co pomaga popchnąć ją do wewnątrz, aby została pochłonięta.
Czarne dziury rozświetlają Wszechświat, a teraz astronomowie mogą wreszcie wiedzieć, jak to zrobić. Nowe dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra po raz pierwszy pokazują, że silne pola magnetyczne są kluczem do tych wspaniałych i zaskakujących pokazów świetlnych.
Szacuje się, że do jednej czwartej całkowitego promieniowania emitowanego we Wszechświecie, ponieważ Wielki Wybuch pochodzi z materiału spadającego w kierunku supermasywnych czarnych dziur, w tym zasilających kwazary, najjaśniejsze znane obiekty. Przez dziesięciolecia naukowcy starali się zrozumieć, w jaki sposób czarne dziury, najciemniejsze obiekty we Wszechświecie, mogą być odpowiedzialne za tak ogromne ilości promieniowania.
Nowe dane rentgenowskie z Chandra dają pierwsze jasne wyjaśnienie tego, co napędza ten proces: pola magnetyczne. Chandra obserwowała układ czarnej dziury w naszej galaktyce, znany jako GRO J1655-40 (w skrócie J1655), w którym czarna dziura wyciągała materiał z gwiazdy towarzyszącej na dysk.
„Według standardów międzygalaktycznych J1655 znajduje się na naszym podwórku, więc możemy go użyć jako modelu skali, aby zrozumieć, jak działają wszystkie czarne dziury, w tym potwory znalezione w kwazarach” - powiedział Jon M. Miller z University of Michigan, Ann Arbor, którego artykuł na temat tych wyników pojawia się w wydaniu Nature w tym tygodniu.
Sama grawitacja nie wystarczy, aby spowodować, że gaz w dysku wokół czarnej dziury straci energię i spadnie na czarną dziurę w tempie wymaganym przez obserwacje. Gaz musi stracić część swojego orbitalnego momentu pędu, albo przez tarcie, albo przez wiatr, zanim będzie mógł skręcać do wewnątrz. Bez takich efektów materia mogłaby pozostać na orbicie wokół czarnej dziury przez bardzo długi czas.
Naukowcy od dawna sądzili, że turbulencje magnetyczne mogą generować tarcie w dysku gazowym i napędzać wiatr z dysku, który przenosi pęd kątowy na zewnątrz, umożliwiając opadanie gazu do wewnątrz.
Korzystając z Chandry, Miller i jego zespół dostarczyli kluczowych dowodów na rolę sił magnetycznych w procesie akrecji czarnej dziury. Widmo rentgenowskie, liczba promieni rentgenowskich przy różnych energiach, pokazało, że prędkość i gęstość wiatru z dysku J1655 odpowiada prognozom symulacji komputerowej dla wiatrów napędzanych magnetycznie. Widmowy odcisk palca wykluczył również dwie inne główne konkurencyjne teorie dotyczące wiatrów napędzanych przez pola magnetyczne.
„W 1973 r. Teoretycy wpadli na pomysł, że pola magnetyczne mogą napędzać generowanie światła przez gaz spadający na czarne dziury” - powiedział współautor John Raymond z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts. 30 lat później możemy w końcu mieć przekonujące dowody ”.
To głębsze zrozumienie, w jaki sposób czarne dziury akretują materię, uczy również astronomów innych właściwości czarnych dziur, w tym ich wzrostu.
„Tak jak lekarz chce zrozumieć przyczyny choroby, a nie tylko objawy, astronomowie starają się zrozumieć, co powoduje zjawiska, które widzą we Wszechświecie”, powiedział współautor Danny Steeghs z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Rozumiejąc, co powoduje, że energia uwalniania materiału spada na czarne dziury, możemy również dowiedzieć się, w jaki sposób materia spada na inne ważne obiekty.”
Oprócz dysków akrecyjnych wokół czarnych dziur, pola magnetyczne mogą odgrywać ważną rolę w dyskach wykrywanych wokół młodych gwiazd podobnych do Słońca, w których formują się planety, a także ultra gęstych obiektów zwanych gwiazdami neutronowymi.
Marshall Space Flight Center NASA, Huntsville, Ala., Zarządza programem Chandra dla Dyrekcji Misji Naukowej agencji. Smithsonian Astrophysical Observatory kontroluje naukę i operacje lotnicze z Chandra X-ray Centre, Cambridge, Massachusetts.
Dodatkowe informacje i zdjęcia można znaleźć na stronie:
http://chandra.harvard.edu i http://chandra.nasa.gov
Oryginalne źródło: Chandra News Release
