Miks mustad augud vilkuvad? Teadlased uurisid 5,000 tähte söövat behemotit, et teada saada

Mustad augud on veidrad asjad isegi astronoomide standardite järgi. Nende mass on nii suur, et see painutab ruumi nende ümber nii tihedalt, et miski ei pääse välja, isegi valgus ise.

Ja ometi, hoolimata oma kuulsast mustusest, mõned mustad augud on üsna nähtavad. Gaas ja tähed, mida need galaktilised vaakumid neelavad, imetakse hõõguvasse kettasse enne nende ühesuunalist väljasõitu auku ja need kettad võivad särada eredamalt kui terved galaktikad.

Veelgi kummalisem, need mustad augud sädelevad. Helendavate ketaste heledus võib päevade lõikes kõikuda ja keegi pole päris kindel, miks.

Mu kolleegid ja mina toetasime NASA asteroidide kaitsepüüdlust jälgida viie aasta jooksul enam kui 5,000 kõige kiiremini kasvavat musta auku taevas, püüdes mõista, miks see vilkumine toimub. sisse uus paber sisse Looduse astronoomia, me teatame oma vastuse: mingi turbulents, mida juhivad hõõrdumine ning intensiivsed gravitatsiooni- ja magnetväljad.

Hiiglaslikud tähesööjad

Me uurime ülimassiivseid musti auke, selliseid, mis asuvad galaktikate tsentrites ja on sama massiivsed kui miljonid või miljardid päikesed.

Meie enda galaktika, Linnutee, keskmes on üks neist hiiglastest, mille mass on umbes neli miljonit päikest. Enamasti tiirlevad umbes 200 miljardit tähte, mis moodustavad ülejäänud galaktika (kaasa arvatud meie päike), õnnelikult ümber keskel asuva musta augu.

Siiski ei ole asjad kõigis galaktikates nii rahulikud. Kui galaktikapaarid tõmbavad teineteist gravitatsiooni abil, võivad paljud tähed sattuda oma galaktika mustale augule liiga lähedale. See lõpeb tähtede jaoks halvasti: nad rebitakse tükkideks ja ahmitakse ära.

Oleme kindlad, et see võis juhtuda galaktikates, mille mustad augud kaaluvad kuni miljard päikest, sest me ei kujuta ette, kuidas muidu võisid need nii suureks kasvada. See võis minevikus juhtuda ka Linnuteel.

Mustad augud võivad toituda ka aeglasemalt ja õrnemalt: imedes endasse gaasipilved, mille on puhunud punaste hiiglastena tuntud geriaatrilised tähed.

Toitmisaeg

Oma uues uuringus vaatlesime tähelepanelikult universumi 5,000 kõige kiiremini kasvava musta augu toitumisprotsessi.

Varasemates uuringutes avastasime mustad augud, mille isu on kõige suurem. Eelmisel aastal leidsime musta augu, mis sööb iga sekund maapealse väärtusega kraami. 2018. aastal leidsime ühe, mis sööb terve päike iga 48 tunni järel.

Kuid meil on nende tegeliku toitumiskäitumise kohta palju küsimusi. Teame, et auku teel olev materjal muutub spiraaliks hõõguvaks "akretsioonikettaks", mis võib olla piisavalt hele, et ületada terveid galaktikaid. Neid nähtavalt toituvaid musti auke nimetatakse kvasariteks.

Enamik neist mustadest aukudest on väga kaugel – liiga kaugel, et me näeksime ketta detaile. Meil on mõned pildid lähedal asuvate mustade aukude ümber paiknevatest akretsiooniketastest, kuid need hingavad pigem kosmilist gaasi, mitte ei toitu tähtedega.

Viis aastat virvendavaid musti auke

In meie uus töö, kasutasime NASA Hawaiil asuva teleskoobi ATLAS andmeid. See skaneerib igal õhtul kogu taevast (kui ilm lubab), jälgides välispimedusest Maale lähenevaid asteroide.

Need kogu taeva skaneeringud annavad ka igaõhtuse salvestuse sügaval taustal näljaste mustade aukude särast. Meie meeskond koostas igast neist mustadest aukudest viieaastase filmi, mis näitab igapäevaseid muutusi heleduses, mis on põhjustatud akretsiooniketta mullitavast ja keevast hõõguvast keerisest.

Nende mustade aukude vilkumine võib meile akretsiooniketaste kohta midagi öelda.

Aastal 1998 pakkusid astrofüüsikud Steven Balbus ja John Hawley välja teooria "magneto-rotatsiooni ebastabiilsused", mis kirjeldab, kuidas magnetväljad võivad ketastes turbulentsi põhjustada. Kui see on õige idee, peaksid kettad särisema korrapäraselt. Need vilkuksid juhuslike mustritena, mis avanevad ketaste tiirlemisel. Suuremad kettad tiirlevad aeglasemalt aeglase vilkumisega, samas kui väiksemate ketaste tihedamad ja kiiremad orbiidid vilguvad kiiremini.

Kuid kas reaalses maailmas olevad plaadid osutuksid selle lihtsaks, ilma täiendavate keerukusteta? (See, kas "lihtne" on õige sõna turbulentsi jaoks ülitihedas, kontrolli alt väljuvas keskkonnas, mis on põimitud intensiivsetesse gravitatsiooni- ja magnetväljadesse, kus ruum ise on murdepunktini painutatud, on võib-olla omaette küsimus).

Statistiliste meetodite abil mõõtsime, kui palju meie 5,000 kettalt kiiratud valgus aja jooksul väreles. Igaühe vilkumise muster nägi välja mõnevõrra erinev.

Kuid kui sorteerisime need suuruse, heleduse ja värvi järgi, hakkasime nägema intrigeerivaid mustreid. Suutsime määrata iga ketta orbiidi kiiruse – ja kui panid oma kella ketta kiirusel käima, hakkasid kõik virvendusmustrid ühesugused välja nägema.

Seda universaalset käitumist ennustab tõepoolest "magneto-pöörlemise ebastabiilsuse" teooria. See oli lohutav! See tähendab, et need hämmastavad keerised on lõppude lõpuks "lihtsad".

Ja see avab uusi võimalusi. Arvame, et ülejäänud väikesed erinevused akretsiooniketaste vahel tekivad seetõttu, et vaatame neid erinevatest suundadest.

Järgmine samm on neid peeneid erinevusi lähemalt uurida ja näha, kas neil on vihjeid musta augu orientatsiooni tuvastamiseks. Lõpuks võivad meie tulevased mustade aukude mõõtmised olla veelgi täpsemad.

See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.

Image Credit: EHT koostöö

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://singularityhub.com/2023/02/09/why-do-black-holes-twinkle-scientists-studied-5000-star-eating-behemoths-to-find-out/