Εξερευνώντας τον μηχανισμό φόρτωσης πλάσματος των ραδιοεκτοξευτών από μαύρες τρύπες

Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο γαλαξιακό κέντρο εκτοξεύουν μερικές φορές ραδιοπίδακες, ταχέως κινούμενες εκροές πλάσματος που εκπέμπουν ισχυρά ραδιοσήματα. Ωστόσο, πολλά σχετικά με αυτά τα ραδιοκύματα παραμένουν ασαφή: πώς παράγονται, ειδικά η πηγή ενέργειας και ο μηχανισμός φόρτωσης πλάσματος.

Η γειτονική μαύρη τρύπα στην καρδιά του τεράστιου ελλειπτικού γαλαξία M87 παρουσιάστηκε πρόσφατα σε ραδιοφωνικές εικόνες από το Event Horizon Telescope Collaboration. Η παρατήρηση παρείχε στοιχεία υπέρ της ιδέας ότι η περιστροφή της μαύρης τρύπας οδηγεί τους ραδιοπίδακες, αλλά δεν έκανε λίγα για να διευκρινίσει τον μηχανισμό φόρτωσης πλάσματος.

Έρευνα ομάδα με επικεφαλής Πανεπιστήμιο Tohoku Οι αστροφυσικοί έχουν προτείνει ένα πολλά υποσχόμενο σενάριο που αποσαφηνίζει τον μηχανισμό φόρτωσης πλάσματος σε ραδιοπίδακες.

Σύμφωνα με πρόσφατα ευρήματα, οι μαύρες τρύπες μαγνητίζονται απίστευτα επειδή τα μαγνητικά πεδία μεταφέρονται σε αυτές από το μαγνητισμένο πλάσμα των γαλαξιών. ο πλάσμα που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα τότε δίνεται ενέργεια όταν η κοντινή μαγνητική ενέργεια χάνει για λίγο την ενέργειά της λόγω μαγνητικής επανασύνδεσης.

Οι ηλιακές εκλάμψεις παίρνουν την ενέργειά τους από αυτό μαγνητική επανασύνδεση. Το πλάσμα στις ηλιακές εκλάμψεις απελευθερώνει υπεριώδεις και ακτίνες Χ. Αντίθετα, η μαγνητική επανασύνδεση γύρω από τη μαύρη τρύπα μπορεί να προκαλέσει εκπομπή ακτίνων γάμμα δεδομένου ότι η απελευθερωμένη ενέργεια ανά σωματίδιο πλάσματος είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή για μια ηλιακή έκλαμψη.

Σύμφωνα με το τρέχον σενάριο, οι ακτινοβολούμενες ακτίνες γάμμα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και δημιουργούν πολλά ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, τα οποία στη συνέχεια φορτώνονται στους ραδιοπίδακες.

Σύμφωνα με το σενάριο που πρότειναν οι επιστήμονες, οι ακτινοβολούμενες ακτίνες γάμμα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και δημιουργούν πολλά ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, τα οποία στη συνέχεια φορτώνονται στους ραδιοπίδακες.

Αυτό εξηγεί τη σημαντική συγκέντρωση στο πλάσμα σε ραδιοπίδακες, η οποία είναι σύμφωνη με τα δεδομένα M87. Το σενάριο αναφέρει επίσης ότι διαφορετικές μαύρες τρύπες έχουν διαφορετικές εντάσεις ραδιοφωνικού σήματος. Sgr A*, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στο δικό μας Γαλαξίας, για παράδειγμα, έχει ραδιοσυχνότητες γύρω του, αλλά είναι πολύ αμυδροί και μη ανιχνεύσιμοι από τον τρέχοντα ραδιοεξοπλισμό.

Επίσης, το σενάριο προβλέπει βραχυπρόθεσμη εκπομπή ακτίνων Χ όταν το πλάσμα φορτώνεται σε ραδιοπίδακες. Αυτά τα σήματα ακτίνων Χ χάνονται με τους τρέχοντες ανιχνευτές ακτίνων Χ, αλλά είναι παρατηρήσιμα από προγραμματισμένους ανιχνευτές ακτίνων Χ.

Ο Shigeo Kimura, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, είπε, «Σύμφωνα με αυτό το σενάριο, η μελλοντική αστρονομία ακτίνων Χ θα είναι σε θέση να ξετυλίξει τον μηχανισμό φόρτωσης πλάσματος σε ραδιοπίδακες, έναν μακροχρόνιο μυστήριο των μαύρων τρυπών. "

Αναφορά στο περιοδικό:

1. Shigeo S. Kimura, Kenji Toma, et al. Μαγνητική επανασύνδεση σε μαγνητοσφαίρες μαύρης τρύπας: Φόρτωση λεπτών σε πίδακες, υπερφωτεινές ραδιοκηλίδες και εκλάμψεις πολλαπλών μήκων. Τα περιοδικά αστροφυσικήςΕ DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d5a