Miért csillognak a fekete lyukak? A tudósok 5,000 csillagevő behemótot tanulmányoztak, hogy megtudják

Fekete lyukak bizarr dolgok, még a csillagászok mércéje szerint is. Tömegük olyan nagy, hogy olyan szorosan meghajlítja körülöttük a teret, hogy semmi sem tud kiszabadulni, még maga a fény sem.

És mégis, híres feketeségük ellenére néhány fekete lyukak eléggé láthatóak. A gázt és a csillagokat, amelyeket ezek a galaktikus vákuumok felfalnak, egy izzó korongba szívják be, mielőtt egyirányú utat tennének a lyukba, és ezek a korongok fényesebben tudnak ragyogni, mint az egész galaxisok.

Még furcsa, hogy ezek a fekete lyukak csillognak. Az izzó korongok fényereje napról napra ingadozhat, és senki sem tudja teljesen, miért.

Kollégáimmal hátat fordítottunk a NASA aszteroidavédelmi erőfeszítéseinek, hogy öt éven keresztül több mint 5,000 leggyorsabban növekvő fekete lyukat figyeljünk az égen, hogy megértsük, miért történik ez a pislákolás. Ban ben be egy új papír Természet csillagászat, beszámolunk válaszunkról: egyfajta turbulencia, amelyet a súrlódás és az intenzív gravitációs és mágneses mezők vezérelnek.

Gigantikus csillagfalók

Szupermasszív fekete lyukakat tanulmányozunk, olyanokat, amelyek a galaxisok középpontjában helyezkednek el, és olyan tömegűek, mint a napok milliói vagy milliárdjai.

Saját galaxisunk, a Tejútrendszer központjában egy ilyen óriás áll, körülbelül négymillió nap tömegével. A galaxis többi részét alkotó körülbelül 200 milliárd csillag (beleértve a Napunkat is) boldogan kering a középpontban lévő fekete lyuk körül.

A dolgok azonban nem minden galaxisban ilyen békések. Amikor a galaxispárok a gravitáció révén húzzák egymást, sok csillag túl közel húzódhat galaxisa fekete lyukához. Ez rossz véget ér a csillagok számára: széttépik és felfalják őket.

Biztosak vagyunk benne, hogy ez a fekete lyukakat tartalmazó galaxisokban történhetett, amelyek tömege eléri az egymilliárd napot, mert el sem tudjuk képzelni, hogyan nőhettek volna ilyen nagyra. A múltban a Tejútrendszerben is megtörténhetett.

A fekete lyukak lassabb, kíméletesebb módon is táplálkozhatnak: beszívják a vörös óriásoknak nevezett geriátriai csillagok által kifújt gázfelhőket.

Etetési idő

Új tanulmányunkban alaposan megvizsgáltuk az univerzum 5,000 leggyorsabban növekvő fekete lyukának táplálkozási folyamatát.

Korábbi tanulmányok során felfedeztük a fekete lyukakat, amelyek a legszomorúbb étvággyal rendelkeznek. Tavaly találtunk egy fekete lyukat, amely eszik egy földi értékű cucc minden másodpercben. 2018-ban találtunk olyat, amelyik eszik egy egész nap 48 óránként.

De sok kérdésünk van a tényleges táplálkozási viselkedésükkel kapcsolatban. Tudjuk, hogy a lyukba úton lévő anyagok egy izzó „akkréciós korongba” spiráloznak, amely elég fényes lehet ahhoz, hogy egész galaxisokat felülmúljon. Ezeket a láthatóan táplálkozó fekete lyukakat kvazároknak nevezzük.

E fekete lyukak többsége nagyon-nagyon messze van – túl messze ahhoz, hogy a korong bármely részletét lássuk. Van néhány képünk a közeli fekete lyukak körüli akkréciós korongokról, de ezek csupán kozmikus gázt lélegeznek be, nem pedig csillagokból lakmároznak.

Öt év villogó fekete lyukak

In új munkánk, a NASA hawaii ATLAS teleszkópjának adatait használtuk fel. Minden este átvizsgálja az egész eget (ha az időjárás engedi), figyelve a külső sötétségből a Földhöz közeledő aszteroidákat.

Ezek az egész égboltról készült felvételek éjszakai felvételt is készítenek az éhes fekete lyukak izzásáról, mélyen a háttérben. Csapatunk mindegyik fekete lyukról összeállított egy ötéves filmet, bemutatva a fényerő napról napra bekövetkező változásait, amelyeket az akkréciós korong bugyborékoló és forró izzó forgatagja okoz.

A fekete lyukak pislákolása elárulhat nekünk valamit az akkréciós korongokról.

1998-ban Steven Balbus és John Hawley asztrofizikusok egy elméletet javasoltak:mágneses forgási instabilitások”, amely leírja, hogy a mágneses mezők miként okozhatnak turbulenciát a lemezekben. Ha ez a helyes ötlet, akkor a korongoknak szabályos mintázatban kell sercegniük. Véletlenszerű mintákban pislogtak, amelyek a korongok keringése közben kibontakoznak. A nagyobb korongok lassabban keringenek lassú pislogással, míg a szűkebb és gyorsabb keringés a kisebb korongoknál gyorsabban pislog.

De vajon a való világban a lemezek bebizonyítanák ezt az egyszerűséget, minden további bonyolultság nélkül? (Az, hogy az „egyszerű” a megfelelő szó a turbulenciára egy rendkívül sűrű, ellenőrizetlen környezetben, intenzív gravitációs és mágneses mezőkbe ágyazva, ahol maga a tér is meghajlik a töréspontig, az talán egy külön kérdés).

Statisztikai módszerekkel megmértük, hogy az 5,000 korongunkból kibocsátott fény mennyit villogott az idő múlásával. A villódzás mintája mindegyikben máshogy nézett ki.

De amikor méret, fényerő és szín szerint rendeztük őket, érdekes mintákat kezdtünk látni. Meg tudtuk határozni az egyes lemezek keringési sebességét – és miután beállította az óráját, hogy a lemez sebességén működjön, az összes villogó minta ugyanúgy kezdett kinézni.

Ezt az univerzális viselkedést valóban megjósolja a „mágneses forgási instabilitások” elmélete. Ez megnyugtató volt! Ez azt jelenti, hogy ezek az elképesztő forgatagok végül is „egyszerűek”.

És új lehetőségeket nyit meg. Úgy gondoljuk, hogy az akkréciós korongok között fennmaradó finom különbségek azért jelentkeznek, mert különböző irányokból nézzük őket.

A következő lépés az, hogy alaposabban megvizsgáljuk ezeket a finom különbségeket, és megnézzük, vannak-e bennük nyomok a fekete lyuk tájolásának felismeréséhez. Végül a fekete lyukakra vonatkozó jövőbeni méréseink még pontosabbak lehetnek.

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

Kép: EHT Együttműködés

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://singularityhub.com/2023/02/09/why-do-black-holes-twinkle-scientists-studied-5000-star-eating-behemoths-to-find-out/