Miksi mustat aukot tuikkivat? Tiedemiehet tutkivat 5,000 XNUMX tähtiä syövää behemotia saadakseen selville

Mustat aukot ovat outoja asioita, jopa tähtitieteilijöiden mittapuun mukaan. Niiden massa on niin suuri, että se taivuttaa tilaa niiden ympärille niin tiukasti, että mikään ei pääse pakoon, edes valo itse.

Ja silti kuuluisasta mustuudestaan ​​huolimatta jotkut mustat aukot ovat melko näkyviä. Kaasu ja tähdet, jotka nämä galaktiset tyhjiöt syövät, imetään hehkuvaan kiekkoon ennen yksisuuntaista matkaansa reikään, ja nämä kiekot voivat loistaa kirkkaammin kuin kokonaiset galaksit.

Vielä kummallisempaa, nämä mustat aukot tuikkivat. Hehkuvien levyjen kirkkaus voi vaihdella päivästä toiseen, eikä kukaan ole täysin varma miksi.

Kollegani ja minä tukimme NASAn asteroidin puolustusponnisteluja katsella yli 5,000 XNUMX nopeimmin kasvavaa mustaa aukkoa taivaalla viiden vuoden ajan yrittääksemme ymmärtää, miksi tämä välähdys tapahtuu. Sisään uusi paperi sisään Luontoympäristö, kerromme vastauksemme: eräänlainen turbulenssi, jota kitka ja voimakkaat gravitaatio- ja magneettikentät ohjaavat.

Jättiläiset tähtien syöjät

Tutkimme supermassiivisia mustia aukkoja, sellaisia, jotka sijaitsevat galaksien keskuksissa ja ovat yhtä massiivisia kuin miljoonia tai miljardeja aurinkoja.

Oman galaksimme, Linnunradan, keskellä on yksi näistä jättiläisistä, jonka massa on noin neljä miljoonaa aurinkoa. Suurimmaksi osaksi noin 200 miljardia tähteä, jotka muodostavat muun galaksin (mukaan lukien aurinkomme), kiertävät onnellisesti keskellä olevan mustan aukon ympärillä.

Asiat eivät kuitenkaan ole niin rauhallisia kaikissa galakseissa. Kun galaksiparit vetävät toisiaan painovoiman avulla, monet tähdet voivat päätyä hinaamaan liian lähelle galaksinsa mustaa aukkoa. Tämä päättyy tähdille huonosti: ne repeytyy ja nielty.

Olemme varmoja, että tämän on täytynyt tapahtua galakseissa, joissa on mustia aukkoja, jotka painavat jopa miljardi aurinkoa, koska emme voi kuvitella, kuinka ne muuten olisivat voineet kasvaa niin suuriksi. Se on saattanut tapahtua myös Linnunradalla aiemmin.

Mustat aukot voivat ruokkia myös hitaammin ja lempeämmin: imemällä kaasupilviä, joita punaisina jättiläisinä tunnetut geriatriset tähdet puhaltavat ulos.

Ruokinta-aika

Uudessa tutkimuksessamme tarkastelimme tarkasti ruokintaprosessia universumin 5,000 XNUMX nopeimmin kasvavan mustan aukon joukossa.

Aiemmissa tutkimuksissa löysimme mustat aukot, joilla on ahneimmat ruokahalut. Viime vuonna löysimme mustan aukon, joka syö Maan arvoista tavaraa joka sekunti. Vuonna 2018 löysimme sellaisen, joka syö koko aurinko 48 tunnin välein.

Mutta meillä on paljon kysymyksiä heidän todellisesta ruokintakäyttäytymisestään. Tiedämme, että reikään matkalla oleva materiaali kiertyy hehkuvaksi "akkretion kiekkoksi", joka voi olla tarpeeksi kirkas ylittääkseen kokonaiset galaksit. Näitä näkyvästi ruokkivia mustia aukkoja kutsutaan kvasareiksi.

Suurin osa näistä mustista aukoista on pitkän, pitkän matkan päässä – aivan liian kaukana, jotta emme näe mitään levyn yksityiskohtia. Meillä on kuvia läheisten mustien aukkojen ympärillä olevista kasautumiskiekoista, mutta ne vain hengittävät jotakin kosmista kaasua sen sijaan, että ne nauttisivat tähdistä.

Viisi vuotta välkkyviä mustia aukkoja

In uusi työmme, käytimme NASAn Havaijilla sijaitsevan ATLAS-teleskoopin tietoja. Se skannaa koko taivaan joka yö (sään salliessa) ja tarkkailee asteroideja, jotka lähestyvät Maata ulkopimeydestä.

Nämä koko taivaan skannaukset tarjoavat myös öisen tallenteen nälkäisten mustien aukkojen hehkusta syvällä taustalla. Tiimimme kokosi viisivuotisen elokuvan kustakin mustasta aukosta, joka näyttää päivittäiset kirkkauden muutokset, jotka aiheutuvat akkretoitumiskiekon kuplivasta ja kiehuvasta hehkuvasta pyörteestä.

Näiden mustien aukkojen välähdys voi kertoa meille jotain akkretiolevyistä.

Vuonna 1998 astrofyysikot Steven Balbus ja John Hawley ehdottivat teoriaa "magneto-kiertohäiriöt", joka kuvaa kuinka magneettikentät voivat aiheuttaa turbulenssia levyissä. Jos tämä on oikea idea, levyjen pitäisi säriseä säännöllisin kuvioin. Ne välkkyivät satunnaisina kuvioina, jotka avautuvat kiekkojen kiertäessä. Suuremmat levyt kiertävät hitaammin hitaammin välähtäen, kun taas tiukemmat ja nopeammat kiertoradat pienemmissä kiekoissa tuikkivat nopeammin.

Mutta osoittautuvatko levyt todellisessa maailmassa tämän yksinkertaiseksi, ilman muita monimutkaisia? (On ehkä erillinen kysymys, onko "yksinkertainen" oikea sana turbulenssille erittäin tiheässä, hallitsemattomassa ympäristössä, joka on upotettu voimakkaisiin gravitaatio- ja magneettikenttiin, jossa itse avaruus on taipunut murtumispisteeseensä).

Mittasimme tilastollisilla menetelmillä, kuinka paljon 5,000 XNUMX levymme säteilemä valo välkkyi ajan kuluessa. Jokaisen välkkymisen kuvio näytti hieman erilaiselta.

Mutta kun lajittelimme ne koon, kirkkauden ja värin mukaan, aloimme nähdä kiehtovia kuvioita. Pystyimme määrittämään kunkin kiekon kiertonopeuden – ja kun asetat kellon pyörimään levyn nopeudella, kaikki välkkymiskuviot alkoivat näyttää samalta.

Tämä universaali käyttäytyminen on todellakin ennustettu "magneto-kiertohäiriöiden epävakauksien" teorialla. Se oli lohdullista! Se tarkoittaa, että nämä hämmästyttävät pyörteet ovat loppujen lopuksi "yksinkertaisia".

Ja se avaa uusia mahdollisuuksia. Uskomme, että jäljellä olevat hienovaraiset erot akkretiolevyjen välillä johtuvat siitä, että tarkastelemme niitä eri suunnasta.

Seuraava askel on tutkia näitä hienovaraisia ​​eroja tarkemmin ja nähdä, onko niissä vihjeitä mustan aukon suunnan tunnistamiseen. Lopulta tulevat mittauksemme mustista aukoista voivat olla vieläkin tarkempia.

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Kuva pistetilanne: EHT-yhteistyö

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2023/02/09/why-do-black-holes-twinkle-scientists-studied-5000-star-eating-behemoths-to-find-out/