Несравнените газови дискове могат да бъдат "прехранващи" Черни дупки

Обединените британски учени направиха първото наблюдение на газ, попадащ в черна дупка при 30% от скоростта на светлината, предлагайки подкрепа на теорията, че неправилно подравнените газови дискове около черните дупки могат да причинят материал да попадне директно в събитието пространство-време. В процеса се освобождават огромни количества енергия.

Впечатление на художника от черна дупка, заобиколена от традиционно подравнен диск за нарастване

Екипът, ръководен от професор Кен Паунс от университета в Лестър, използва данни, предоставени от рентгеновата обсерватория XMM-Нютон на Европейската космическа агенция, за да наблюдава черната дупка в центъра на галактиката PG211 + 143. Резултатите се появяват в последното издание на научното списание Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"Галактиката, която наблюдавахме с XMM-Newton, има черна дупка от 40 милиона слънчеви маси, която е много ярка и явно добре захранена", казва професор Паундс. "Наистина преди около 15 години открихме мощен вятър, показващ, че дупката е прекалено захранена , Докато такива ветрове сега се срещат в много активни галактики, PG1211 + 143 сега даде още едно „първо“, като откриването на материята се забива директно в самата дупка. “

„Успяхме да проследим сгъстена материя с размерите на Земята за около един ден, тъй като тя беше изтеглена към черната дупка, ускорявайки се до една трета от скоростта на светлината, преди да бъде погълната от дупката.“ Паунд продължи.

Впечатление на художника от рентгеноскопа XMM Newton (ESA)

Констатациите са от особен интерес, тъй като поглъщането на материята чрез черни дупки чрез натрупване е най-ефективният метод за извличане на енергия от материята. Например, сравняването на аккрецията върху черна дупка с най-разпространената форма на реакция на ядрен синтез във Вселената, изгаряне на водород. Откриваме, че изгарянето на водород освобождава около 0,7% от енергията, заключена в рамките на въпросната материя. Това се сравнява с ефективност на натрупване от приблизително до 50% за някои невъртящи се (Kerr) черни дупки. Тази енергия се отделя като топлина и светлина.

Обикновено се смята, че центърът на всички галактики, включително нашата, съдържа в себе си супермасивна черна дупка. Енергийната ефективност на процеса на натрупване означава, че тези обекти, наричани активни галактически ядра (AGN) или квазари, са най-светещите обекти във Вселената, ако има достатъчно материя около тях, която да бъде консумирана.

Несравнен диск около свръхмасивна черна дупка (Pounds, Nixon и др.)

Поради компактността на черните дупки и закона за запазване на ъгловата инерция, този газ обикновено се движи твърде бързо, за да попадне директно в черната дупка, вместо това образува акреционен диск около обекта. Именно масивните сили на триене в газа, продукт на масивния гравитационен ефект на черната дупка, създават достатъчно силна среда за постигане на такова ефективно освобождаване на енергия.

Тези открития показват, че има случаи, при които газът и други вещества могат да попаднат директно в черна дупка.

Общоприето е, че тези акредиращи дискове са подравнени с равнината на въртене на черната дупка. Тази нова констатация прояснява какъв може да бъде ефектът от неправилно подредения акредиращ диск, по-специално върху скоростта, с която материята пада върху повърхността на черната дупка.

Професор Паунд и неговият екип изследваха рентгеновите спектри на галактика PG211 + 143, галактика Сейферт, разположена на милиард светлинни години в посока на съзвездието Кома Береники, взето от обсерваторията XMM-Newton.

Изследователите установили, че спектрите са силно изместени в червено, което показва, че той пада в черната дупка с приблизително 30% от скоростта на светлината, около 100 000 километра в секунда. Установено е, че газът се подава почти директно в черната дупка, вероятно в резултат на близостта му до хоризонта на събитията - точката, в която нищо, включително светлината, не може да избяга от черната дупка.

Това наблюдение дава доверие на теоретичните разработки, които също произхождат от Университета в Лестър, постигнати чрез използването на суперкомпютърното съоръжение Dirac за симулиране на „разкъсването“ на неправилно приведените системи за акредитация. Това изследване е показало, че газовите пръстени могат да се разпаднат и да се сблъскат един с друг, причинявайки удари, като по този начин отменя въртенето им, което е и това, което им позволява да попаднат директно в черната дупка.

Изследването също така предполага, че „хаотичното нарастване“ от неправилно подредени дискове може да бъде често срещано за супермасивни черни дупки. Това може да обясни защо черните дупки, образувани в ранната Вселена, нараснаха до такива изключително големи размери. Черните дупки, приемащи материята директно по този начин, биха се въртели по-бавно и биха могли да приемат повече газ и да нарастват по-бързо, отколкото се смяташе досега.

Тук можете да намерите оригинални изследвания.

Коментари

Първоначално публикуван в sciscomedia.co.uk на 23 септември 2018 г.