Astronomija

Ali curke črne luknje povzroča magnetno polje črne luknje?

Ali curke črne luknje povzroča magnetno polje črne luknje?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ali curki, ki jih včasih oddaja črna luknja, izhajajo iz njenega magnetnega polja? Zdi se, da je Jupitrovo magnetno polje običajno koncentrirano na polih, in mislim, da bi se to lahko razširilo tudi na črne luknje. Videl sem zgoščena polja v bližini polov, ki pospešujejo delce v črno luknjo ali stran od nje z velikimi hitrostmi. Spodaj sem vključil sliko Jupitrovega magnetnega polja:

http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetosphere_of_Jupiter#Role_of_Io

Zdi se tudi, da je magnetno polje črne luknje res zelo močno: http://www.iflscience.com/space/magnetic-fields-can-be-strong-black-holes-gravity


Zdi se, da imate nekaj pri povezovanju magnetnega polja, ki ga ustvarja Jupiter, s tistim okoli črne luknje (upoštevajte, da polje ne "pripada" predmetu) - dve stvari sta si popolnoma različni, edina povezava je, da so magnetna polja ki jih v obeh primerih ustvarjajo tokovi, ki jih povzročajo gibanja nabitih delcev.

V Jupitrovem primeru magnetno polje (verjetno) nastaja z dinamskim postopkom, ki vključuje tokove, ki tečejo v njegovi kovinski vodikovi notranjosti.

V primeru črne luknje, ko material potuje navznoter, tvori akrecijski disk okoli črne luknje (ker je treba ohraniti kotni moment), v katerem je mogoče ustvariti in ojačati magnetno polje. Sukanje linij magnetnega polja okoli vrtilne osi črne luknje lahko ustvarite nekakšen magnetni lijak, postavljen z vrtilno osjo, vzdolž katerega lahko nabite delce pospešuje močan gradient magnetnega polja. Črte polja ne bi izgledale tako, kot ste prikazali za Jupiter, bile bi zvite v spiralno topologijo vzdolž rotacijske osi. To je del učinka Blandford-Znajek, za katerega ne trdim, da ga pravilno razumem.

Odgovor na vaše vprašanje je torej mogoče, vendar je zelo tema sodobnih raziskav.


Podrobna slika magnetnega polja črne luknje lahko pojasni, kako snov poganja močne curke

Ekipa, ki vam je leta 2019 prinesla prvo podobo črne luknje, zdaj ponuja nov preobrat v tem ikoničnem pogledu. Tanke črte, ki spiralizirajo proti osrednji senci črne luknje na zgornji sliki, kažejo emisije z različnimi polarizacijami - smerjo, v kateri vibrirajo svetlobni valovi. Svetloba je polarizirana, če prehaja skozi magnetno polje, zato spiralne črte kažejo na zvite črte magnetnega polja blizu obzorja dogodkov črne luknje.

Kot danes v parih prispevkov opisuje ekipa Event Horizon Telescope (EHT) Astrofizični časopis, nova slika uporablja enake podatke kot na prvotni sliki, dobljeni z vrsto opazovanj supermasivne črne luknje v jedru bližnje galaksije M87 v letu 2017, z uporabo skupne zbiralne moči osmih radijskih observatorij po vsem svetu. Za pridobivanje polarizacijskih informacij so bili podatki opravljeni več mesecev dodatne analize.

Videti magnetno polje bo astrofizikom pomagalo razrešiti trajno skrivnost: kako lahko snov, ki se vpije iz vrtinčastega diska okoli ekvatorja črne luknje, včasih napaja močan curek snovi in ​​energije, ki bruha iz svojih polov. Črna luknja M87 ima curek, ki je oddaljen 5000 svetlobnih let od galaksije. Skupina EHT pravi, da usmerjenost linij magnetnega polja nakazuje, da pomagajo potiskati snov navzven proti gravitaciji črne luknje, kar lahko povzroči, da se del le-tega usmeri proti curku.

Daniel Clery

Daniel je ZnanostVišji dopisnik iz Združenega kraljestva, ki pokriva astronomijo, fiziko in energetske zgodbe ter evropsko politiko.


Vijačna vijačnica

Mjet je bil prvi odkrit. Heber Curtis ga je opazil leta 1918 - "čuden raven žarek", ki je izhajal iz središča meglene svetlobe, ki jo je Curtis nekaj let kasneje pomagal prepoznati kot galaksijo, ki presega našo. Teoretično možnost črnih lukenj - zaskokov v sicer gladki tkanini prostora-časa - smo si predstavljali le dve leti prej, vendar bi Blandford in Znajek potreboval 60 let, da bi črne luknje povezali s curki.

Bili so postdoc in podiplomski študent na Cambridgeu v sedemdesetih letih, ko so bile črne luknje v zraku. Stephen Hawking je delal tik po hodniku. Roger Penrose je bil v Londonu in je teoretiziral črno luknjo, ki bi mu sčasoma prinesla Nobelovo nagrado za fiziko leta 2020. Črne luknje so začeli resno jemati tudi astronomi, opažanja pa kažejo, da je bil rentgenski vir Cygnus X-1 tak objekt.

Mlaznice, ki izvirajo iz galaksije Cygnus A, ustvarjajo masivne medzvezdne kapljice, ki so tu vidne v radijskih valovih. NRAO / AUI / NSF

Blandford in Znajek sta se osredotočila na zmedeno množico tako imenovanih dvojnih radijskih virov - ogromnih, svetlih, radio oddajajočih blob, ki sedijo na obeh straneh oddaljenih galaksij. Teorije o tem, kaj bi to lahko bile, so bile na voljo. Blandford in Znajek, potopljena v svojo vplivno sfero črne luknje, sta bila zgodaj spreobrnjena k pravilnemu odgovoru: kapljice bruhajo iz koncev curkov, ki streljajo v nasprotnih smereh iz velike črne luknje v središču galaksije.

Astrofiziki bi sčasoma potrdili, da supermasivne črne luknje dejansko sidrajo galaksije, toda takrat sta Blandford in Znajek špekulirala - ne samo o prisotnosti črnih lukenj, temveč tudi o njunih zmožnostih ustvarjanja curkov. "Osnovni problem je, da potrebujete vir energije," je v video klicu dejal Blandford, ki je zdaj profesor na univerzi Stanford.

Matematik Roy Kerr je leta 1963 rešil enačbe za vrtečo se črno luknjo in pokazal, da luknja, ko se nevidno obrača, s seboj vleče tkivo prostora-časa. Potem je Roger Penrose dokazal, da se vrtenje črnih lukenj lahko upočasni in da s tem svojo rotacijsko energijo spremenijo v nekaj drugega. "Oba sva razumela Penroseov proces," je dejal Blandford, ki je dokazal, da črne luknje "niso enosmerne membrane, saj lahko iz njih izvlečemo vrtilno energijo. Pokazali smo, kako to naredimo z elektromagnetnimi polji. "

Vedeli so, da bo velika črna luknja v središču galaksije zaradi svoje velike gravitacije pritegnila veliko količino medzvezdnega plina. Plin bo padel proti črni luknji in se vrtel okoli nje, tako da bo ustvaril "akrecijski disk". Plin se bo segreval in sčasoma postal tako vroč, da atomi izgubijo svoje elektrone, kar ustvarja plazmo, ki bo prenašala magnetna polja.

Roger Blandford (levo) in Roman Znajek na fotografijah iz leta 1974 oziroma 1977, ko sta bila mlada raziskovalca na Univerzi v Cambridgeu. Z dovoljenjem Rogerja Blandforda Edwarda Leigha / provosta in štipendistov King's College z dovoljenjem Romana Znajka

Z Kerrjevimi enačbami v roki sta Blandford in Znajek pokazala, da ko črte magnetnega polja z akrecijskega diska padejo na vrtljivo luknjo, bo vrtenje črne luknje naviti poljske črte v vijačnico, usmerjeno vzdolž osi vrtenja luknje. Magnetna polja v gibanju ustvarjajo napetost, zato bo tok elektronov in pozitronov začel teči skozi vijačnico stran od črne luknje v obe smeri. To je curek.

Leta 1977 se je zdelo, da je Blandfordov in Znajekov predlog za izstrelitev letal deloval na papirju. "Že samo predlaganje, da bi se to lahko zgodilo, je bil velik korak naprej," je dejal Chen. Toda nihče ni vedel, ali je res.


Več teleskopov bo pomagalo pri prihodnjih preiskavah črne luknje

Znanstveniki EHT so z globalno mrežo osmih teleskopov posneli svojo prvo podobo črne luknje M87. Chael je dejal, da skupina dodaja še več teleskopov svoji postavi v upanju, da bo na koncu zbrala video.

Takšni posnetki lahko razkrijejo gibanje črne luknje, ko bruha delce v vesolje.

"Ko lansira material v ta curek, lahko vidimo dinamiko dogajanja?" Je rekel Chael. "Ali lahko zasledimo filme materiala, ko se vrže po teh področjih? To je eden največjih ciljev v prihodnjih letih."

Znanstveniki bi morali imeti vsaj jasnejšo sliko velikega curka črne luknje, ki obsega nekaj tisoč svetlobnih let. Trenutno je, je dejal Chael, curek na slikah videti zatemnjen, ko se oddaljuje od črne luknje.

"Nekaj, kar bi si resnično želeli, je videti podnožje curka na sliki," je dejal Chael. "Če bi imeli v svoji mreži še nekaj teleskopov, bi to lahko videli."


Osupljiva nova podoba črne luknje razkriva okoliška magnetna polja

Sodelovanje v teleskopu Event Horizon, ki je leta 2019 objavilo prvo sliko črne luknje na svetu, je v sredo predstavilo nov pogled, ki prikazuje, kako je predmet v središču galaksije M87 videti v polarizirani svetlobi. EHT Sodelovanje skrij napis

Sodelovanje v teleskopu Event Horizon, ki je leta 2019 objavilo prvo sliko črne luknje na svetu, je v sredo predstavilo nov pogled, ki prikazuje, kako je predmet v središču galaksije M87 videti v polarizirani svetlobi.

Dve leti po tem, ko je ustvaril prvo sliko črne luknje, je mednarodna skupina raziskovalcev objavila posodobljen pogled na magnetna polja, ki jo obkrožajo - razvoj, za katerega pravijo, da je korak bližje razumevanju zmožnosti galaksije M87, da "lansira energično curki iz njegovega jedra. "

Teleskop Event Horizon je v sporočilu dejal, da je pri projektu sodelovalo več kot 300 raziskovalcev, njihove ugotovitve pa so bile v sredo objavljene v dveh ločenih prispevkih v Astrofizični časopis.

Znanstveniki EHT so prvič preslikali magnetna polja okoli črne luknje z uporabo polariziranih svetlobnih valov. S tem prebojem smo naredili ključni korak pri reševanju ene največjih astronomskih skrivnosti.
Zasluga: EHT Collaboration # MagnetizedBlackHole #EHTBlackHole pic.twitter.com/sey42kAMSx

& mdash Event Horizon & # 39Scope (@ehtelescope) 24. marca 2021

Znanstveniki EHT so svet očarali aprila 2019, ko so objavili sliko supermasivne črne luknje v središču galaksije Messier 87, ki se nahaja 55 milijonov svetlobnih let od Zemlje. Dramatična slika prikazuje temno osrednje območje, začrtano s svetlo obročasto strukturo, ki so jo znanstveniki takrat opisali kot "emisijo vročega plina, ki se okoli nje vrti pod vplivom močne gravitacije blizu njenega obzorja dogodkov" in se nanaša na mejo, ki označuje meje črne luknje. Nova slika zajema isti pogled v polarizirani svetlobi s svetlo obarvanimi trakovi svetlobe, ki ustrezajo njegovemu magnetnemu polju.

"Zdaj vidimo naslednji ključni dokaz, da bomo razumeli, kako se magnetna polja obnašajo okoli črnih lukenj in kako lahko aktivnost v tem zelo kompaktnem vesoljskem območju poganja močne curke, ki segajo daleč dlje od galaksije," je povedala Monika Mościbrodzka, koordinatorka Delovna skupina za polarimetrijo EHT in profesor na Radboud Universiteit na Nizozemskem.

Po podatkih EHT iz jedra M87 izvirajo svetli curki energije in snovi, ki segajo najmanj 5000 svetlobnih let od njegovega središča. Večina snovi, ki leži blizu roba črne luknje, pade, toda nekaterim okoliškim delcem uspe pobegniti in jih v obliki curkov razstreliti daleč v vesolje, postopek, ki že dolgo zanima raziskovalce.

Astronomi si še vedno prizadevajo razumeti, kako se iz črne luknje v njej izstrelijo curki, večji od same galaksije. Na novo objavljena slika črne luknje in njene sence v polarizirani svetlobi jim omogoča, da prvič pregledajo področje, polno aktivnosti, tik pred črno luknjo, so povedali raziskovalci.

"To delo je glavni mejnik: polarizacija svetlobe nosi informacije, ki nam omogočajo boljše razumevanje fizike za sliko, ki smo jo videli aprila 2019, kar prej ni bilo mogoče," je povedal Iván Martí-Vidal, koordinator EHT Polarimetry Working Skupina in raziskovalec na španskem Universitat de València.

Tako kot lahko polarizirana sončna očala pomagajo ljudem, da bolje vidijo z zmanjšanjem odsevov in bleščanja, so raziskovalci pojasnili, "lahko astronomi izostrijo svoj pogled na regijo okoli črne luknje, tako da pogledajo, kako je [polarizirana] svetloba, ki prihaja od tam." S temi novimi informacijami lahko preslikajo črte magnetnih polj na notranjem robu črne luknje, da bolje razumejo njihovo zgradbo.

S temi novimi ugotovitvami se ekipa zdaj pripravlja na vlogo močno magnetiziranega plina, je dejal EHT.

Jason Dexter, koordinator delovne skupine za teorijo EHT in profesor na univerzi Colorado Boulder, je dejal, da nova opažanja kažejo, da so magnetna polja na robu črne luknje dovolj močna, da "potisnejo vroč plin in mu pomagajo upreti se gravitacijskemu vleku. "

Vesolje

Zemlja vidi prvo podobo črne luknje

"Samo plin, ki zdrsne skozi polje, se lahko zavije navznoter do obzorja dogodkov," je dejal Dexter.

Prva polarizirana podoba črne luknje je rezultat osmih teleskopov, povezanih po vsem svetu za ustvarjanje virtualnega teleskopa v velikosti Zemlje, in dolgoletno delo, ki vključuje "zapletene tehnike" pri pridobivanju in analiziranju podatkov, pravijo raziskovalci. Pravijo, da je to šele začetek.

Dominic Pesce, raziskovalec Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziko v Cambridgeu, Massachusetts, je dejal, da bodo prihodnja opazovanja raziskovalcem omogočila, da preučijo, kako se struktura magnetnega polja spreminja skozi čas. Medtem se bo sam EHT še naprej širil.

"Tudi zdaj načrtujemo naslednjo generacijo EHT, ki nam bo omogočila snemanje prvih filmov o črni luknji," je dejal Sheperd Doeleman, ustanovni direktor EHT. "Ostanite z nami za resnično kino črne luknje."


Izšla je še ena osupljiva fotografija črne luknje. Ta osvetljuje svoje # # prehranjevalne navade. & # 39

Teleskop Event Horizon je prvič predstavil podobo črne luknje, vendar ni tisto, kar bi si morda mislili. Evo zakaj. ZDA DANES

Poudarki zgodbe

  • Ta nova fotografija prikazuje črno luknjo skozi polarizirano svetlobo.
  • Magnetna polja so ključni element za razumevanje prehranjevalnih navad črnih lukenj.
  • Črna luknja se nahaja približno 55 milijonov svetlobnih let od nas v središču galaksije M87.

Znamenita prva fotografija črne luknje je dobila nadgradnjo.

V novi raziskavi, objavljeni v sredo, so astronomi objavili novo fotografijo supermasivne črne luknje, ki se nahaja približno 55 milijonov svetlobnih let od nas v središču galaksije M87. Ta fotografija prikazuje črno luknjo skozi polarizirano svetlobo, ki raziskovalcem omogoča, da vidijo njeno vrtinčasto magnetno polje.

"S tem prebojem smo naredili ključni korak pri reševanju ene največjih astronomskih skrivnosti," so v sredo tvitnili znanstveniki s teleskopa Event Horizon.

Po podatkih Evropskega južnega observatorija se supermasivne črne luknje "hranijo" predvsem z velikimi količinami plina in prahu.

Soavtorica študije Monika Moscibrodzka z nizozemske univerze Radboud je v izjavi dejala, da "zdaj vidimo naslednji ključni dokaz, da bomo razumeli, kako se magnetna polja obnašajo okoli črnih lukenj in kako delujejo v tej zelo kompaktni vesoljski regiji lahko poganja močne curke, ki segajo daleč dlje od galaksije. "

Glede na raziskavo svetloba postane polarizirana, ko gre skozi določene filtre, podobne lečam polariziranih sončnih očal, ali kadar se oddaja v vročih predelih vesolja, kjer so prisotna magnetna polja.

Na enak način, kot nam polarizirana sončna očala pomagajo videti bolje z zmanjšanjem odsevov in bleščanja na svetlih površinah, lahko astronomi izostrijo pogled na območje okoli črne luknje, tako da pogledajo, kako je polarizirana svetloba, ki izvira iz nje.

Ta nova fotografija prikazuje črno luknjo skozi polarizirano svetlobo, ki raziskovalcem omogoča, da vidijo njeno vrtinčasto magnetno polje. (Foto: sodelovanje EHT)

Natančneje, polarizacija astronomom omogoča, da preslikajo črte magnetnega polja na notranjem robu črne luknje.

Aprila 2019 so znanstveniki objavili prvo sliko črne luknje, ki je razkrila svetlo obročasto strukturo s temno osrednjo regijo - senco črne luknje. Od takrat so se poglobili v podatke o supermasivnem objektu in odkrili, da je pomemben del svetlobe okoli črne luknje polariziran.

"To delo je glavni mejnik: polarizacija svetlobe nosi informacije, ki nam omogočajo boljše razumevanje fizike za sliko, ki smo jo videli aprila 2019, kar prej ni bilo mogoče," je dejal soavtor študije Iván Martí-Vidal z univerze iz Valencije v Španiji.

Druga soavtorica študije Sara Issaoun, doktorska študentka astrofizike na univerzi Radboud na Nizozemskem, je za CNN povedala, da "polarizirana svetloba govori o magnetnih poljih v bližini črne luknje, kako močna so in kako povezujejo prirastek črne luknje ( prehranjevalne navade) in curek plazme, ki ga lahko izloči iz celotne galaksije.

"Magnetna polja so ključni element za razumevanje plinskih procesov in prehranjevalnih navad črnih lukenj, zato jih prvič vidimo v igri tako blizu obzorja črne luknje," je dejala.

Po podatkih Evropskega južnega observatorija se supermasivne črne luknje "hranijo" predvsem z velikimi količinami plina in prahu.

Dve študiji o raziskavi s prispevki več kot 300 raziskovalcev po vsem svetu sta bili objavljeni v sredo v časopisu The Astrophysical Journal Letters.


Močna magnetna polja v vesolju so videla upogibanje curkov črnih lukenj

V kopici galaksij, imenovani Abell 3376, približno 600 milijonov svetlobnih let od Zemlje, ima ena galaksija aktivno supermasivno črno luknjo, ki s hudim tempom poje zadevo in sproži proces, ki razstreli močne curke plazme na stotine tisoč, včasih celo milijone , svetlobnih let v medgalaktični prostor.

Astronomi so zdaj ugotovili, da se ti curki na določeni razdalji od črne luknje upogibajo pod pravim kotom z močnimi medgalaktičnimi magnetnimi polji.

Ta galaksija se imenuje MRC 0600-399, njeni curki pa so bili že znani po svoji bizarni, upognjeni obliki.

Toda ta nova raziskava podpira idejo, da je to rezultat zapletenih magnetnih polj, ki jih ustvarjajo interakcije med galaksijami v kopici in medgalaktičnim medijem.

Magnetna polja znotraj jat lahko razkrijejo veliko o jatah galaksij, na primer o tem, kako rastejo, in o vplivu, ki ga imajo na same jate. Vendar je ta magnetna polja težko neposredno opazovati.

To novo odkritje predlaga način, kako jih lahko zdaj preučujemo.

Ko nekaj sodeluje z magnetnim poljem, je mogoče razbrati podrobnosti & ndash in, kot se izkaže, curki črne luknje lahko lepo razmejijo magnetna polja.

Črni luknji so fascinantne strukture. Črni luknji ne moremo ubežati ničesar, kar trenutno lahko zaznamo, ko preseže prag kritične bližine, vendar ves material v akrecijskem disku, ki se vrti v aktivno črno luknjo, neizogibno ne konča izven obzorja dogodkov.

Majhen del le-tega se nekako preusmeri iz notranjega območja prirastnega diska na polove, kjer ga v obliki curkov ionizirane plazme razstrelijo v vesolje s hitrostmi, pomembnimi v odstotkih svetlobne hitrosti.

Astronomi menijo, da ima magnetno polje črne luknje pomembno vlogo pri tem procesu. Linije magnetnega polja po tem modelu delujejo kot sinhrotron, ki pospeši material, preden ga sproži z izjemno hitrostjo. Od tam lahko ti zelo kolimirani curki, za katere menijo, da jih oblikujejo magnetna polja, razširijo velike razdalje v medgalaktični prostor.

Zaznavni so v radijskih valovnih dolžinah in našli smo jih kar nekaj. Toda oblika curkov iz MRC 0600-399 je res nenavadna, zato se je mednarodna skupina znanstvenikov odločila, da si jo podrobneje ogleda, z uporabo močnega radijskega teleskopa MeerKAT v Južni Afriki.

Opremljeni z novimi opazovanji, veliko višjo ločljivostjo kot prej, so raziskovalci lahko curke preučevali brez primere.

Slike so pokazale, da se curki upogibajo pod skoraj 90-stopinjskimi koti, kot smo že opazili. Presenetljivo pa je, da slike kažejo tudi difuzne regije radijskega oddajanja na obeh straneh točke, na kateri se curk upogne, kar ustvarja T-obliko, ki jo raziskovalci imenujejo & # 39dvojna kosa.

Nato je ekipa izvedla simulacije, da bi poskušala reproducirati obliko curka. Pokazali so, da lahko curek črne luknje, ki potuje z nadzvočno hitrostjo in trči z ukrivljeno plastjo magnetnega polja, v katerega ne more prodreti, reproducira opaženo obliko curkov MRC 0600-399.

Podobno kot tok vode, ki trči o trdo površino, bi bilo to trčenje kaotično in neurejeno.

To ni edina razlaga. Druga pa je, da MRC 0600-399 po padcu z nadzvočno hitrostjo morda trenutno pada nazaj proti središču Abell 3376.

Upogibanje curkov bi lahko povzročil pritisk ovinka iz okoliškega medgalaktičnega plina. Tudi če je temu tako, ne more razložiti vseh lastnosti upognjenih curkov, vključno z dvojnimi kosami, zato je prisotnost magnetnega polja verjetno še vedno potrebna.

To je vznemirljiva ugotovitev, ker dokazuje prisotnost močnih, urejenih magnetnih polj znotraj jat galaksij, okolij, ki so pogosto zapletena in neurejena. To bi lahko pomagalo bolje razumeti dinamiko kopice galaksij.

Prav tako kaže, da je mogoče curke črne luknje uporabiti kot odlično orodje za razumevanje skrivnostnih, težko vidnih magnetnih polj v globokem vesolju.

In morda nenazadnje, raziskave lahko celo astronomom pomagajo, da bolje razumejo, kako lahko magnetna polja oblikujejo in vodijo močne plazemske curke, ki pihajo iz aktivnih supermasivnih črnih lukenj.


Močna magnetna polja v vesolju so videla upogibanje curkov črnih lukenj

V kopici galaksij, imenovani Abell 3376, približno 600 milijonov svetlobnih let od Zemlje, ima ena galaksija aktivno supermasivno črno luknjo, ki s srdito hitrostjo požira snov - proces, ki razstreli močne curke plazme na stotine tisoč, včasih celo milijone, svetlobnih let v medgalaktični prostor.

Astronomi so zdaj ugotovili, da se ti curki na določeni razdalji od črne luknje upogibajo pod pravim kotom z močnimi medgalaktičnimi magnetnimi polji.

Ta galaksija se imenuje MRC 0600-399, njeni curki pa so bili že znani po svoji bizarni, upognjeni obliki.

Toda ta nova raziskava podpira idejo, da je to rezultat zapletenih magnetnih polj, ki jih ustvarjajo interakcije med galaksijami v kopici in medgalaktičnim medijem.

Magnetna polja znotraj jat lahko razkrijejo veliko o jatah galaksij, na primer o tem, kako rastejo, in o vplivu, ki ga imajo na same jate. Vendar je ta magnetna polja težko neposredno opazovati.

To novo odkritje predlaga način, kako jih lahko zdaj preučujemo.

Ko nekaj sodeluje z magnetnim poljem, je mogoče razbrati podrobnosti - in, kot se izkaže, lahko curki črne luknje lepo razmejijo magnetna polja.

Črni luknji so fascinantne strukture. Črni luknji ne moremo ubežati ničesar, kar trenutno lahko zaznamo, ko preide kritični prag bližine, vendar ves material v akrecijskem disku, ki se vrti v aktivno črno luknjo, neizogibno ne konča onkraj obzorja dogodkov.

Majhen del le-tega se nekako preusmeri iz notranjega območja prirastnega diska na polove, kjer ga v obliki curkov ionizirane plazme razstrelijo v vesolje s hitrostmi, pomembnimi v odstotkih svetlobne hitrosti.

Astronomi menijo, da ima magnetna polja črne luknje pomembno vlogo pri tem procesu. Linije magnetnega polja po tem modelu delujejo kot sinhrotron, ki pospeši material, preden ga sproži z izjemno hitrostjo. Od tam lahko ti zelo kolimirani curki, za katere menijo, da jih oblikujejo magnetna polja, razširijo velike razdalje v medgalaktični prostor.

Zaznavni so v radijskih valovnih dolžinah, mi pa smo jih našli le nekaj. Toda oblika curkov iz MRC 0600-399 je res nenavadna, zato se je mednarodna skupina znanstvenikov odločila, da si jo podrobneje ogleda, z uporabo močnega radijskega teleskopa MeerKAT v Južni Afriki.

Opremljeni z novimi opazovanji, veliko višjo ločljivostjo, kot so jo prej dobili, so raziskovalci lahko podrobno preučevali curke.

Slike so pokazale, da se curki upogibajo pod skoraj 90-stopinjskimi koti, kot smo že opazili. Presenetljivo pa je, da slike kažejo tudi difuzne regije radijskega oddajanja na obeh straneh točke, na kateri se curk upogne, kar ustvarja obliko T, ki jo raziskovalci imenujejo & # 8216dvojna kosa & # 8217.

Nato je ekipa izvedla simulacije, da bi poskušala reproducirati obliko curka. Pokazali so, da lahko curek črne luknje, ki potuje z nadzvočno hitrostjo in trči z ukrivljeno plastjo magnetnega polja, v katerega ne more prodreti, reproducirati opaženo obliko curkov MRC 0600-399 & # 8217s.

Podobno kot tok vode, ki trči o trdo površino, bi bilo to trčenje kaotično in neurejeno.

(Chibueze, Sakemi, Ohmura et al. Takumi Ohmura, Mami Machida, Hirotaka Nakayama, projekt 4D2U, NAOJ)

Zgoraj: upognjene curkovne strukture, kot jih opazuje MeerKAT (levo). Na desni so simulacije, ki prikazujejo, kako lahko magnetna polja povzročajo te oblike.

To ni edina razlaga. Druga pa je, da MRC 0600-399 po padcu z nadzvočno hitrostjo morda trenutno pada nazaj proti središču Abell 3376.

Upogibanje curkov bi lahko povzročil pritisk ovinka iz okoliškega medgalaktičnega plina. Tudi če je temu tako, ne more razložiti vseh lastnosti upognjenih curkov, vključno z dvojnimi kosami, zato je prisotnost magnetnega polja verjetno še vedno potrebna.

To je vznemirljiva ugotovitev, ker dokazuje prisotnost močnih, urejenih magnetnih polj znotraj jat galaksij, okolij, ki so pogosto zapletena in neurejena. To bi lahko pomagalo bolje razumeti dinamiko kopice galaksij.

Prav tako kaže, da je mogoče curke črne luknje uporabiti kot odlično orodje za razumevanje skrivnostnih, težko vidnih magnetnih polj v globokem vesolju.

In morda nenazadnje, raziskave bodo morda lahko celo astronomom pomagale bolje razumeti, kako lahko magnetna polja oblikujejo in vodijo močne plazemske curke, ki pihajo iz aktivnih supermasivnih črnih lukenj.


Magnetna polja so lahko tako močna kot gravitacija črnih lukenj

Supermasivne črne luknje v središčih večine galaksij, tudi naše, imajo noro močno gravitacijsko privlačnost. Poleg požrešnega uživanja snovi proizvajajo tudi curke ultrahitrostnih delcev, ki pihajo navzven. Zdaj so znanstveniki ugotovili, da imajo magnetna polja - ki so bila od nekdaj & # xA0 veliko šibkejša sila - & # xA0 igrajo nepričakovano in impresivno vlogo v tej dinamiki črne luknje. & # XA0

Po raziskavi ducatov črnih lukenj je skupina, ki jo je vodil Mohammad Zamaninasab z Inštituta za radijsko astronomijo Max Planck, ugotovila, da se jakost magnetnega polja ujema s silo, ki jo povzročajo črne luknje in močan vlek Po moči je primerljiv s tistim, ki ga proizvajajo v napravah za magnetno resonanco v bolnišnicah - to je približno 10.000-krat večje od samega polja Zemlje.

To je prvič, da je kdo sistematično meril jakost magnetnih polj v bližini črnih lukenj, je po poročanju soavtorja študenta Alexandra Tchekhovskoyja z ameriškega Ministrstva za energijo Lawrence Berkeley National Laboratory. & # x201CTo je pomembno, ker nismo imeli pojma, zdaj pa imamo dokaze ne le ene, ne le dveh, temveč 76 črnih lukenj. & # x201D & # xA0

Prejšnji modeli so predlagali, da bi črna luknja lahko vzdrževala magnetno polje, ki je tako močno kot njegova gravitacija - vendar opazovalnih dokazov v podporo tej napovedi ni bilo. Ko bi se sili uravnotežili, bi bil plinski oblak, ujet na vrhu magnetnega polja, prizanesen gravitacijskemu vleku in bi moral levitirati na svojem mestu. & # XA0

Jakost magnetnega polja je bila potrjena z dokazi curkov plina, ki oddaljujejo od supermasivnih črnih lukenj, ki jih tvorijo magnetna polja in tvorijo radijsko emisijo. & # XA0 & # x201C Ugotovili smo, da je radio emisijo iz curkov črne luknje in apossa mogoče uporablja se za merjenje jakosti magnetnega polja v neposredni bližini same črne luknje, & # x201D Zamaninasab pojasnjuje v sporočilu za javnost. & # xA0

Z analizo že obstoječih podatkov o radio-emisijah, ki so bili predhodno zbrani z uporabo zelo dolgega osnovnega polja, je ekipa ustvarila karte radio-emisij pri različnih valovnih dolžinah. Premiki značilnosti curka med različnimi zemljevidi so jim omogočili izračun jakosti polja v bližini črne luknje. & # XA0

& # x201CMagnetna polja so dovolj močna, da lahko močno spremenijo, kako plin pade v črne luknje in kako plin ustvarja odtoke, ki jih opažamo, veliko močnejši od tistega, kar se običajno domneva, & # x201D Tchekhovskoy pojasnjuje. & # x201CMoramo se vrniti nazaj in si še enkrat ogledati naše modele. & # x201D


Nova slika

Podoba črne luknje M87 je bila izjemna podpora ideji, da se supermasivne črne luknje skrivajo v srcih večine (če ne vseh) galaksij. So lepilo, ki drži galaksije skupaj in upravlja njihovo dinamiko in razvoj. Toda natančno, kako delujejo, ni jasno.

Naša nova slika uporablja polarizirano svetlobo - svetlobne valove, ki nihajo samo v eni smeri - ki jih tvori snov na robu črne luknje. Nepolarizirano svetlobo sestavljajo svetlobni valovi, ki nihajo v različnih smereh. Svetloba lahko postane polarizirana, če se premika po zelo vročih predelih vesolja, ki so zelo magnetizirani. Močna magnetna polja, prisotna okoli črne luknje, so taka področja in s preučevanjem lastnosti te polarizirane svetlobe lahko izvemo veliko več o snovi, ki jo je ustvarila.

Naša nova polarizirana slika daje prepričljive nove dokaze, kako lahko močna magnetna polja okoli črnih lukenj sprožijo in vzdržujejo koncentrirane curke naelektrenega plina v tisočih svetlobnih letih. Zdaj mislimo, da so tako močno energični in svetli curki, ki sprožijo ogromne količine snovi v medgalaktični medij, povezani s črnimi luknjami skozi ta močna magnetna polja.

Astronomi so uporabili različne modele, da bi razložili, kako se snov obnaša v bližini črne luknje, da bi bolje razumeli ta proces nastajanja curkov, vendar še vedno ne vedo natančno, kako lahko iz njenega osrednjega območja izstrelijo curke, večje od same galaksije, niti kako natančno pade materija v črno luknjo. Zdaj ugotavljamo, da samo teoretični modeli z močno magnetizirano snovjo lahko pojasnijo, kaj se vidi na obzorju dogodkov.

Naša opazovanja dajejo nove podrobne informacije o strukturi magnetnih polj tik pred črno luknjo. To ne samo, da nas približuje korak k razumevanju, kako nastajajo ti skrivnostni in močni curki, temveč tudi pojasnjuje, kako se lahko nekatera ultra vroča snov skriva zunaj črne luknje in se upira svoji gravitaciji. Our research suggests that the magnetic fields are strong enough to push back on the hot gas and help it resist gravity's pull. Only the gas that slips through the field can start flowing inwards to the event horizon.

As exciting as these new polarised images of M87's black hole are, it is still only the beginning for the Event Horizon Telescope collaboration and the science of black hole imaging. We are already working on what the image of the black hole that resides in the centre of our own Galaxy would look like, which we hope to publish later this year. This is Sagittarius A*, or Sgr A*, our galaxy's supermassive black hole.

Compared to M87, this new image is much more challenging to obtain. We are looking at the black hole through our blurry, turbulent interstellar medium – there's a large amount of dust and gas in the way – making it significantly harder to take a clear picture. In the years to come, new telescopes will be added to the Event Horizon Telescope array, both on Earth, and eventually even in space, promising ever sharper images of black holes and providing a much more intimate understanding of these enigmatic entities.

There will be many more surprises in store. This is an exciting new era in humankind's exploration of strong gravity and the nature of space and time, and undoubtedly the best is yet to come.

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.