Εικόνα ορατού φωτός του Χαμπλ του αεριωθούμενου αεροπλάνου που εκπέμπεται από τη μαύρη τρύπα 3 δισεκατομμυρίων ηλιακής μάζας στην καρδιά του γαλαξία M87 (Φεβρουάριος 1998) Πίστωση: NASA / ESA και John Biretta (STScI / JHU)
Παρόλο που οι μαύρες τρύπες - από τον ορισμό τους και από τη φύση τους - είναι οι απόλυτοι συσσωρευτές του Σύμπαντος, συγκεντρώνοντας και καταβροχθίζοντας την ύλη και την ενέργεια στο βαθμό που ούτε το φως μπορεί να ξεφύγει από τη βαρυτική τους πρόσφυση, συχνά εμφανίζουν επίσης την περίεργη συμπεριφορά ποσότητες υλικών μακριά από αυτά επίσης, με τη μορφή πίδακες που εκρήγνυνται εκατοντάδες χιλιάδες - αν όχι εκατομμύρια - έτη φωτός στο διάστημα. Αυτά τα αεριωθούμενα αεροπλάνα περιέχουν υπερθερμαινόμενο πλάσμα που δεν το κατάφεραν να περάσουν από τον ορίζοντα της μαύρης τρύπας, αλλά μάλλον «περιστράφηκαν» από την ισχυρή βαρύτητα και την έντονη περιστροφή του και κατέληξαν να πυροβολήθηκαν προς τα έξω σαν να ήταν από ένα τεράστιο κοσμικό κανόνι.
Οι ακριβείς μηχανισμοί για το πώς λειτουργούν όλα αυτά δεν είναι ακριβώς γνωστοί ως μαύρες τρύπες είναι περίεργο να παρατηρηθούν και μια από τις πιο περίπλοκες πτυχές της συμπεριφοράς εκτόξευσης είναι γιατί φαίνεται πάντα να ευθυγραμμίζονται με τον περιστροφικό άξονα του ενεργού τροφοδοτούμενου μαύρου τρύπα, καθώς και κάθετα στον συνοδευτικό δίσκο συσσώρευσης. Τώρα, μια νέα έρευνα που χρησιμοποιεί προηγμένα μοντέλα υπολογιστών 3D υποστηρίζει την ιδέα ότι ο ρυθμός περιστροφής των μαύρων οπών σε συνδυασμό με τον μαγνητισμό του πλάσματος είναι υπεύθυνος για τη διαμόρφωση των πίδακες.
Σε πρόσφατη εργασία που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Επιστήμη, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ Jonathan McKinney, διευθυντής του Ινστιτούτου Kavli Roger Blandford και ο Alexander Tchekhovskoy του Πανεπιστημίου του Πρίνστον, αναφέρουν τα ευρήματά τους που πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστών της σύνθετης φυσικής που βρέθηκαν κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Αυτά τα GRMHD - που σημαίνει General Relativistic Magnetohydrodynamic - computer sims ακολουθούν τις αλληλεπιδράσεις εκατομμυρίων σωματιδίων υπό την επίδραση της γενικής σχετικότητας και της φυσικής των σχετικιστικών μαγνητισμένων πλασμάτων… βασικά, τα πραγματικά εξαιρετικά καυτά πράγματα που βρίσκονται μέσα στον δίσκο αύξησης της μαύρης τρύπας .
Διαβάστε περισσότερα: Πρώτη ματιά σε μια γιορτή της Black Hole
Τι οι McKinney et al. που βρέθηκαν στις προσομοιώσεις τους ήταν ότι ανεξάρτητα από το πώς αρχικά προσανατολίστηκαν τα τζετ της μαύρης τρύπας, τελικά καταλήγουν πάντα ευθυγραμμισμένα με τον περιστροφικό άξονα της ίδιας της μαύρης τρύπας - ακριβώς αυτό που βρέθηκε σε πραγματικές παρατηρήσεις. Η ομάδα διαπίστωσε ότι αυτό προκαλείται από τις γραμμές μαγνητικού πεδίου που δημιουργούνται από το πλάσμα που συστρέφεται από την έντονη περιστροφή της μαύρης τρύπας, συγκεντρώνοντας έτσι το πλάσμα σε στενούς, εστιασμένους πίδακες που στοχεύουν μακριά από τους άξονες περιστροφής του - συχνά και στους δύο πόλους.
Σε μακρύτερες αποστάσεις η επίδραση της περιστροφής της μαύρης τρύπας εξασθενεί και έτσι οι πίδακες μπορεί τότε να αρχίσουν να διαλύονται ή να αποκλίνουν από τα αρχικά τους μονοπάτια - και πάλι, αυτό που έχει δει σε πολλές παρατηρήσεις.
Αυτός ο μηχανισμός "ευθυγράμμισης μαγνητο-περιστροφής", όπως το ονομάζει η ομάδα, φαίνεται να είναι ο πιο διαδεδομένος με ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες των οποίων ο δίσκος προσαύξησης είναι πιο παχύς από λεπτός - αποτέλεσμα της ύπαρξης είτε πολύ υψηλού είτε πολύ χαμηλού ρυθμού πτώσης ύλη. Αυτό συμβαίνει με τον γιγαντιαίο ελλειπτικό γαλαξία M87, που φαίνεται παραπάνω, ο οποίος εμφανίζει ένα λαμπρό τζετ που δημιουργήθηκε από μια μαύρη τρύπα 3 δισεκατομμυρίων ηλιακών μάζων στο κέντρο της, καθώς και την πολύ λιγότερο τεράστια SMBH 4 εκατομμυρίων ηλιακής μάζας στο κέντρο του γαλαξία μας, Sgr A *.
Διαβάστε περισσότερα: Η μαύρη τρύπα του Milky Way βγάζει τη φωτεινότερη φλόγα ποτέ
Χρησιμοποιώντας αυτά τα ευρήματα, οι μελλοντικές προβλέψεις μπορούν να γίνουν καλύτερα σχετικά με τη συμπεριφορά της επιταχυνόμενης ύλης που πέφτει στην καρδιά του γαλαξία μας.
Διαβάστε περισσότερα για το δελτίο ειδήσεων του Ινστιτούτου Kavli εδώ.
Εισαγωγή εικόνας: Στιγμιότυπο ενός προσομοιωμένου συστήματος μαύρων οπών. (McKinney et al.) Πηγή: Το Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC)
