Supermassive Schwarze Löcher im galaktischen Zentrum senden manchmal Radiojets aus, schnelle Plasmaausflüsse, die starke Radiosignale aussenden. Vieles über diese Radiowellen bleibt jedoch unklar: wie sie erzeugt werden, insbesondere ihre Energiequelle und der Plasmalademechanismus.
Das benachbarte Schwarze Loch im Herzen der massereichen elliptischen Galaxie M87 wurde kürzlich in Radiobildern der Event Horizon Telescope Collaboration gezeigt. Die Beobachtung lieferte Beweise für die Idee, dass der Spin des Schwarzen Lochs die Radiojets antreibt, trug jedoch wenig zur Aufklärung des Plasmalademechanismus bei.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Tohoku Universität Astrophysiker haben ein vielversprechendes Szenario vorgeschlagen, das den Plasmalademechanismus in Radiojets klärt.
Jüngsten Erkenntnissen zufolge sind Schwarze Löcher unglaublich magnetisiert, weil Magnetfelder durch das magnetisierte Plasma der Galaxien in sie hineingetragen werden. Der Plasma, das das Schwarze Loch umgibt erhält dann Energie, wenn in der Nähe befindliche magnetische Energie durch magnetische Wiederverbindung kurzzeitig ihre Energie verliert.
Sonneneruptionen beziehen daraus ihre Energie magnetische Wiederverbindung. Das Plasma in den Sonneneruptionen setzt ultraviolette und Röntgenstrahlung frei. Im Gegensatz dazu kann die magnetische Wiederverbindung um das Schwarze Loch herum dazu führen Gammastrahlenemission da die freigesetzte Energie pro Plasmateilchen viel höher ist als die einer Sonneneruption.
Dem aktuellen Szenario zufolge interagieren die abgestrahlten Gammastrahlen miteinander und erzeugen viele Elektron-Positron-Paare, die dann in die Radiojets geladen werden.
Nach dem von Wissenschaftlern vorgeschlagenen Szenario interagieren die abgestrahlten Gammastrahlen miteinander und erzeugen viele Elektron-Positron-Paare, die dann in die Radiojets geladen werden.
Dies erklärt die signifikante Plasmakonzentration in Radiojets, die mit M87-Daten übereinstimmt. Das Szenario besagt auch, dass verschiedene Schwarze Löcher unterschiedliche Radiosignalintensitäten haben. Sgr A*, das supermassereiche Schwarze Loch in unserem Milchstraße, zum Beispiel, ist von Radiojets umgeben, aber sie sind zu schwach und können von der aktuellen Funkausrüstung nicht erkannt werden.
Außerdem sagt das Szenario eine kurzfristige Röntgenemission voraus, wenn Plasma in Radiostrahlen geladen wird. Diese Röntgensignale werden von aktuellen Röntgendetektoren übersehen, können aber von geplanten Röntgendetektoren beobachtet werden.
Shigeo Kimura, einer der Hauptautoren der Studie, sagte, „In diesem Szenario wird die zukünftige Röntgenastronomie in der Lage sein, den Plasmalademechanismus in Radiojets zu entschlüsseln, ein seit langem bekannter Mechanismus Geheimnis der Schwarzen Löcher"
Journal Referenz:
- Shigeo S. Kimura, Kenji Toma et al. Magnetische Wiederverbindung in Magnetosphären von Schwarzen Löchern: Leptonladung in Jets, superluminale Radioblobs und Multiwellenlängen-Flare. Die astrophysikalischen Zeitschriftenbriefe. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d5a
