Sjældent glimt af et magnetfelt med sorte huller kan hjælpe os til at forstå, hvordan det føder

At møde et sort hul ville være en skræmmende udsigt for vores planet. Vi ved, at disse kosmiske monstre sluger vildt alle genstande, der kommer for tæt på deres "begivenhedshorisont" - den sidste flugtchance. Men selvom sorte huller driver nogle af de mest energiske fænomener i universet, fysikken i deres adfærd, herunder hvordan de fodrer, forbliver heftigt diskuteret.

I særdeleshed, forholdene tæt på det sorte hul og rollen af ​​dets magnetiske felter menes at være nøglen, men er notorisk svære at sondere i fjerne kosmiske systemer. Nu har et internationalt team af astronomer for første gang målt de præcise magnetfeltegenskaber tæt på et sort hul i vores egen Mælkevejs galakse.

Resultaterne af undersøgelsen, udgivet i Videnskab , kunne hjælpe os med bedre at forstå den mystiske proces, hvorved sorte huller sluger stof og vokser.

Forudsagt matematisk ud fra Einsteins generelle relativitetsteori, vi tror nu, at sorte huller findes i en række størrelser. Supermassive sorte huller - med en million til en milliard gange massen af ​​vores sol og om størrelsen på vores solsystem i omfang - menes at ligge i hjertet af alle massive galakser og vil sandsynligvis spille en afgørende rolle i dannelsen og udviklingen af ​​galakser.

I den anden yderlighed, der er sorte huller bare lidt mere massive end vores sol, men indeholdt i et område kun et par kilometer på tværs. De dannes i massive stjerners katastrofale dødsfald eller sammensmeltningen af ​​tætte stjernerester såsom neutronstjerner eller en neutronstjerne, der kolliderer med et andet stjerneformet sort hul. Når de smelter sammen, de producerer gravitationsbølger.

Undersøgelser af gammastråleudbrud (lysudbrud med meget høj energi) har tidligere antydet, at magnetiske felter i stor skala kunne dannes tæt på sorte huller og få stråler af ladet gas til at undslippe dem. En lignende mekanisme forventes for supermassive sorte hul-systemer, som udsender jetfly, der spreder sig over afstande på millioner af lysår og er synlige for netværk af radioteleskoper som f.eks. Very Large Array. Imidlertid, selv det nærmeste supermassive sorte hul er næsten 30, 000 lysår væk fra os, så det er teknisk udfordrende at sondere deres magnetfelter.

Kosmisk bøvs

Den nye undersøgelse ser på et sort hul, der kun ligger 8, 000 lysår fra Jorden, del af et "binært system", døbt V404 Cygni. Dette består af et sort hul med massen af ​​ti sole og en stjerne, der ligner vores egen sol (men lidt køligere), som kredser om hinanden hver 6,5 dag. I sådanne systemer, materiale fra stjernen kan falde mod det ledsagende sorte hul for gradvist at blive slugt af det.

På sin rejse, sagen varmes op, skinner klart og - i nærvær af magnetiske felter - kan noget af det blive slynget tilbage i rummet i form af en fokuseret stråle af ladet gas (plasma) eller stråler med bulkhastigheder tæt på lysets. Præcis hvordan magnetfelterne forårsager denne effekt er stadig ukendt. Heldigvis, flammerne har en tendens til at være langlivede, og deres lysstyrke kan overvåges fra Jorden.

Den 15. juni, 2015, V404 Cygni frembragte sådan et udbrud – analogt med udbrud set fra solen – der varede i to uger. Holdet, som straks pegede en række forskellige teleskoper mod den, bemærkede derefter, at systemets lysstyrke faldt pludseligt og uventet omkring den 25. juni på tværs af lysfrekvenser lige fra røntgenstråler til infrarøde.

De indså, at dette bratte fald i lysstyrke signalerede, at systemet var ved at køle af. Ved at sammenligne dette fald i lysstyrke med modeller, der forudsiger, hvordan elektroner producerer lys og mister energi – køligt – når de spiraler rundt om magnetiske feltlinjer, holdet var i stand til at lave et meget præcist skøn over styrken af ​​magnetfeltet. Ved 461 Gauss (en måling af magnetisme), dette er meget svagere end forventet – kun ti gange stærkere end en typisk køleskabsmagnet.

Ved at studere, hvordan lysets egenskaber afhang af frekvens og tid, de viste, at det område, hvorfra lyset blev udsendt, ikke ekspanderede, som man kunne forvente, hvis sagen i denne region udgjorde en del af en jetudstrømning. I stedet, forskningen viser, at der er en varm glorie af ladede partikler, der holdes på plads af et magnetfelt omkring det sorte hul. Den langsigtede skæbne for denne halogas er ukendt, men det kunne betragtes som en af ​​de sidste iscenesættelsesposter for brændstof til at nå det sorte hul og, hvis det afkøles yderligere, kan i sidste ende føde selve det sorte hul.

Dette arbejde er vigtigt, da det danner grundlaget for fremtidige undersøgelser af dette spændende system for at opdage, hvordan sorte huller fodrer og hvordan, hvis overfoderet, de kan "bøvse" ved at affyre fokuserede stråler eller jetfly. Heldigvis, V404 Cygni er tilstrækkelig tæt på til at være et ideelt laboratorium for fremtidige undersøgelser af sorte huls fodring og kosmisk fordøjelsesbesvær, men langt nok fra Jorden til ikke at være en trussel for os.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.