M87:n precessoiva suihku paljastaa mustan aukon nopean pyörimisen – Physics World

Galaksin Messier 87 (M87) ytimessä olevasta mustasta aukosta lähtevä relativistinen suihku heiluu pyörivän mustan aukon vetäessä sitä, uudet radiohavainnot ovat löytäneet. Tämä on ensimmäinen suora todiste siitä, että aktiivisten galaksien voimakkaita suihkuja ohjaavat mustat aukot, jotka pyörivät nopeasti, ei hitaasti.

M87 on jättimäinen elliptinen galaksi, joka löytyy Neitsyt-galaksijoukon sydämestä, 55 miljoonan valovuoden päässä. Se on kuuluisa siitä, että siellä asui ensimmäinen supermassiivinen musta aukko, jolla on "varjonsa" kuvannut Event Horizon Telescope, vuonna 2019. M87 tuottaa myös voimakkaan varautuneiden hiukkasten suihkun, joka ulottuu vähintään 5000 valovuoden päähän mustasta aukosta. Tämä suihku on niin suuri ja kirkas, että se näkyy jopa kuvissa, jotka amatööritähtitieteilijät ovat ottaneet puutarhavälineillä.

Vaikka M87 oli ensimmäinen galaksi, jossa löydettiin relativistinen suihku yli sata vuotta sitten, tuhansilla galakseilla ja kvasaarilla tiedetään nykyään olevan suihkuja. Tällaisissa suihkuissa olevaa materiaalia ruoppaavat magneettikentät ylös mustan aukon ympärillä kiertävästä materiaalin kertymäkiekosta. Teorian mukaan suihkun energia saadaan mustan aukon pyörimisenergiasta.

Nyt kansainvälinen tähtitieteilijöiden ryhmä – jota johtaa Yuzhu Cui Zhejiangin laboratoriosta Hangzhoussa, Kiinassa ja Kazuhiro Hada Japanin Graduate University for Advanced Studies -yliopisto ja Japanin National Astronomical Observatory - on tehnyt ensimmäiset havainnot, jotka tukevat suoraan tätä teoriaa, ja julkaisi tulokset luonto.

"Yksi tämän tutkimuksen tärkeimmistä seurauksista on, että pyörivä musta aukko on välttämätön tehokkaan relativistisen suihkun synnyttämiseksi, kuten M87:ssä ja muissa radiogalakseissa tai kvasaareissa nähdään", Hada kertoo. Fysiikan maailma.

"Jos tulos vahvistetaan, se olisi todella suuri harppaus ymmärryksemme suihkukoneiden suhteen", lisää. Yannis Liodakis Turun yliopistosta, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Vuonna 2022 Liodakis oli johtava kirjoittaja a paperi sisään luonto joka löysi iskurintamia ja turbulenssia M87:n suihkusta.

Hyrrä

Yhdistämällä 17 vuoden radioastronomiset havainnot Itä-Aasian VLBI-verkosto (EAVN), Erittäin pitkä perusviiva (VLBA), KVN:n ja VERA:n yhteinen ryhmä (KaVA) ja Itä-Aasiasta Italiaan Lähes maailmanlaajuinen (EATING) VLBI-verkosto, yhteensä yli 20 radioteleskooppia, Hada ja tiimi havaitsivat, että M87:n suihkukone kulkee.

Ajattele pyörivää huippua ja sitä, kuinka sen pyörimisakseli näyttää kiertävän ympyrää. M87:n suihku on kohtisuorassa akkretiolevyyn nähden, mutta sekä suihku että kiekko ovat väärin kohdistettuja mustan aukon pyörimisakseliin nähden. Kun musta aukko pyörii, se vetää avaruutta ja aikaa mukanaan – efekti tunnetaan nimellä "kehysten vetäminen". Näin tehdessään se vetää akkretion kiekkoa ympäri, jolloin akselin ulkopuolisen suihkun osoittama suunta Precessoi eli huojuu noin 10 astetta noin 11 vuoden ajanjaksolla.

Vuonna 1973 fyysikko John Wheeler esitti kuuluisan no-hair -teoreemansa, jonka mukaan musta aukko voidaan täysin luonnehtia vain kolmella parametrilla: sen massalla, sen sähkövarauksella ja sen kulmaliikemäärällä ("hiukset" on metafora kaikelle muulle - kaikki muu tieto joutuu mustaan ​​aukkoon ja muuttuu saavuttamattomiksi). M87:n supermassiivisen mustan aukon massa on noin 6.5 miljardia kertaa aurinkomme massa, ja sen sähkövarausta pidetään merkityksettömänä. Huolimatta tästä suihkun precession mittauksesta, kun pyörivä musta aukko vetää sitä ympäriinsä, ei ole vielä mahdollista määrittää pyörimisnopeutta.

Mustan aukon pyörimisnopeus

Voidaan kuitenkin olettaa, että voimakkailla suihkuilla varustetut mustat aukot pyörivät nopeasti, kun taas mustat aukot, joissa ei ole suihkua, pyörivät yleensä hitaammin.

"Suihkuprecessiojakso riippuu sekä mustan aukon spinistä että akkretiolevyn koosta", Hada sanoo. Valitettavasti M87:n levyn kokoa ei tunneta hyvin. Teoreettisessa mallintamisessa tiimi olettaa 40 kierrosta vuodessa, mutta se on vain yksi mahdollinen ratkaisu – erilaiset spinarvot eri levykooilla voisivat myös selittää precession asteen.

Uusi musta aukkokuva paljastaa magneettikentät

"On kuitenkin hyvin todennäköistä, että mustan aukon pyörimisaikaasteikko on paljon lyhyempi kuin suihkun ja kiekon precession", Hada sanoo. "Tämän pyörityksen arvon mittaaminen on juuri meidän seuraava askel. Toivottavasti tämä on mahdollista yhdistämällä suihkuseurantamme ja Black Hole -elokuva Event Horizon Telescopesta."

Liodakis huomauttaa, kuinka tärkeää on tietää, että nopeasti pyörivät mustat aukot ohjaavat suihkuja, koska se auttaa tähtitieteilijöitä rajoittamaan M87:n kaltaisen galaksin keskellä olevan akretaatiokiekon kokoa ja tällaisten suihkujen koostumusta.

"Se ei ole odottamaton tulos", Liodakis sanoo. "Mutta on varmasti hienoa saada suora vahvistus."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/m87s-precessing-jet-reveals-black-holes-fast-spin/