Видимое Хабблом видимое изображение струи, испускаемой черной дырой с солнечной массой 3 миллиарда в сердце галактики M87 (февраль 1998 г.) Фото: НАСА / ЕКА и Джон Биретта (STScI / JHU)
Несмотря на то, что черные дыры - по определению и по своей природе - являются конечными накопителями Вселенной, собирая и поглощая материю и энергию до такой степени, что даже свет не может выйти из-под их гравитационного захвата, они также часто демонстрируют странное поведение бросания огромных от них также исходит огромное количество материала в виде струй, которые вырывают сотни, если не миллионы световых лет в космос. Эти струи содержат перегретую плазму, которая не прошла через горизонт событий черной дыры, а скорее "раскрутилась" из-за ее мощной гравитации и интенсивного вращения и в конечном итоге вырвалась наружу, словно из огромной космической пушки.
Точные механизмы того, как все это работает, точно не известны, поскольку черные дыры, как известно, хитро наблюдать, и один из наиболее запутанных аспектов поведения струи заключается в том, почему они всегда кажутся выровненными с осью вращения активно питающейся черной отверстие, а также перпендикулярно прилагаемому аккреционному диску. Теперь новое исследование с использованием современных трехмерных компьютерных моделей подтверждает идею о том, что повышенная скорость вращения черных дыр в сочетании с магнетизмом плазмы ответственна за формирование струй.
В недавней статье, опубликованной в журнале НаукаДоцент Университета Мэриленда Джонатан МакКинни, директор Института Кавли Роджер Блэндфорд и Александр Чеховской из Принстонского университета сообщают о своих выводах, сделанных с помощью компьютерного моделирования сложной физики, обнаруженной вблизи питающей сверхмассивной черной дыры. Эти GRMHD - что означает «Общая релятивистская магнитогидродинамика» - компьютерные симы следуют за взаимодействиями буквально миллионов частиц под влиянием общей теории относительности и физики релятивистской намагниченной плазмы… в основном, действительно супер-горячий материал, который находится в аккреционном диске черной дыры ,
Подробнее: Первый взгляд на праздник черной дыры
Что McKinney et al. в их моделированиях было обнаружено, что независимо от того, как они первоначально ориентировались на струи черной дыры, они всегда в конечном итоге оказывались выровненными с осью вращения самой черной дыры - именно то, что было обнаружено в реальных наблюдениях. Исследователи обнаружили, что это вызвано тем, что линии магнитного поля, создаваемые закрученной плазмой в результате интенсивного вращения черной дыры, собирают плазму в узкие сфокусированные струи, направленные в направлении от ее осей вращения - часто на оба полюса.
На более дальних расстояниях влияние вращения черной дыры ослабевает, и, следовательно, джеты могут начать распадаться или отклоняться от своих начальных траекторий - опять же, что было замечено во многих наблюдениях.
Этот механизм «магнитоспинового выравнивания», как его называет команда, по-видимому, наиболее распространен среди активных сверхмассивных черных дыр, аккреционный диск которых более толстый, чем тонкий, что является результатом очень высокой или очень низкой скорости падения дело. Так обстоит дело с гигантской эллиптической галактикой M87, показанной выше, которая демонстрирует блестящую струю, созданную черной дырой с массой солнечной массы 3 миллиарда в ее центре, а также гораздо менее массивную SMBH с массой солнечной массы 4 миллиона в центре нашей собственной галактики, Sgr A *.
Подробнее: Черная дыра Млечного Пути выбрасывает самую яркую вспышку
Используя эти результаты, будущие прогнозы могут быть лучше сделаны относительно поведения ускоренного вещества, попадающего в сердце нашей галактики.
Узнайте больше о выпуске новостей Института Кавли здесь.
Врезанное изображение: Снимок моделируемой системы черной дыры. (McKinney et al.) Источник: Институт астрофизики и космологии частиц им. Кавли (KIPAC)
