Jak szybko czarna dziura może wyrzucać materię?
Naukowcy obserwując niezwykłe zjawisko, podobne do występującego na Słońcu, na odległym kosmicznym obiekcie dowiedzieli się więcej o tym, jak szybko czarna dziura może wyrzucać materię.
.W ramach nowego badania, astronomowie z Netherlands Institute for Space Research (SRON) zaobserwowali nagły wybuch materii w pobliżu supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w galaktyce oznaczonej jako NGC 3783, który osiągnął prędkość dochodzącą do 20 proc. prędkości światła. Podczas obserwacji trwającej 10 dni, prowadzonej głównie za pomocą teleskopu kosmicznego XRISM, naukowcy byli świadkami powstawania i przyspieszenia nagłego wyrzutu materii. Astronomowie zakładają, że wybuchy te są napędzane silnym promieniowaniem, ale tym razem najbardziej prawdopodobną przyczyną była nagła zmiana pola magnetycznego, podobnie jak ma to miejsce w czasie wybuchów na Słońcu, które powodują rozbłyski słoneczne. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”.
Chociaż naukowcy wiedzą, że supermasywne czarne dziury migoczą w promieniowaniu rentgenowskim, to po raz pierwszy wyraźnie zaobserwowali przyspieszenie wyrzutu z dużą prędkością podczas wybuchu promieniowania rentgenowskiego. Udało się to odkryć podczas najdłuższej ciągłej obserwacji przeprowadzonej dotychczas przez XRISM. W ciągu 10 dni astronomowie zaobserwowali zmiany jasności promieniowania rentgenowskiego, zwłaszcza w paśmie promieniowania rentgenowskiego o niższej energii. Zmiany te, jak podkreślają badacze, w tym trwający trzy dni wybuch, nie są niczym niezwykłym w przypadku supermasywnych czarnych dziur.
Jednak tym, co sprawiło, że to zdarzenie było niezwykłe, było to, że nastąpiło również jednoczesne wyrzucenie gazu z dysku akrecyjnego czarnej dziury – wirującego dysku materii orbitującego wokół tych obiektów. Gaz ten został wyrzucony z ogromną prędkością, osiągającą nawet 60 tysięcy kilometrów na sekundę, czyli 20 proc. prędkości światła.
Gaz wydawał się pochodzić z obszaru nawet 50 razy większego niż rozmiar czarnej dziury. W tym burzliwym regionie grawitacja i siły magnetyczne oddziałują na siebie w ekstremalny sposób. Astronomowie uważają, że wyrzut został spowodowany procesem zwanym rekoneksją magnetyczną – nagłą rekonfiguracją pól magnetycznych, która uwalnia ogromne ilości energii.
„Była to wyjątkowa okazja do zbadania mechanizmu ultraszybkich wyrzutów. Dane sugerują, że ich przyspieszenie jest napędzane przez siły magnetyczne, podobnie jak w przypadku koronalnych wyrzutów masy na Słońca” – mówi Liyi Gu z Netherlands Institute for Space Research.
Koronalne wyrzuty masy mają miejsce, gdy duże bąble gorącej plazmy słonecznej są wyrzucane w przestrzeń kosmiczną. Jak wskazują badacze, na supermasywnych czarnych dziurach może zachodzić podobne zjawisko, tyle że te erupcje są dziesięć miliardów razy silniejsze, przyćmiewając wszystko, co kiedykolwiek mogło wyrzucić nasza gwiazda. Astronomowie sugerują, że zaobserwowane zjawisko związane z czarną dziurą, podobnie jak jego słoneczny odpowiednik, są napędzane przez nagłe wybuchy energii magnetycznej. Co nie potwierdza obecnych teorii sugerujących, że czarne dziury wyrzucają materię poprzez intensywne promieniowanie lub ekstremalne ciepło.
.Jak podkreślają naukowcy, nowe badanie nie tylko dostarczyło informacji na temat tego, w jaki sposób czarne dziury przyciągają materię, ale również, w pewnych warunkach, wyrzucają ją z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Proces ten, znany jako sprzężenie zwrotne (feedback), może odgrywać kluczową rolę w rozwoju i zmianach w galaktykach, wpływając na gwiazdy i gaz wokół czarnej dziury i pomagając kształtować Wszechświat, jaki znamy dzisiaj.
Oprac. EG
