Supermassiva svarta hål i det galaktiska centrumet skjuter ibland upp radiojetstrålar, snabbrörliga plasmautflöden som sänder ut starka radiosignaler. Men mycket om dessa radiovågor är fortfarande oklart: hur de produceras, särskilt deras energikälla och plasmaladdningsmekanism.
Det intilliggande svarta hålet i hjärtat av den massiva elliptiska galaxen M87 har nyligen visats i radiobilder av Event Horizon Telescope Collaboration. Observationen gav bevis till förmån för idén att det svarta hålets spinn driver radiostrålarna men gjorde lite för att klargöra plasmaladdningsmekanismen.
En forskargrupp ledd av Tohoku University astrofysiker har föreslagit ett lovande scenario som klargör plasmaladdningsmekanismen i radiostrålar.
Enligt nya fynd är svarta hål otroligt magnetiserade eftersom magnetiska fält förs in i dem av galaxernas magnetiserade plasma. De plasma som omger det svarta hålet ges sedan energi när närliggande magnetisk energi kortvarigt förlorar sin energi på grund av magnetisk återkoppling.
Solflammor får sin energi från detta magnetisk återkoppling. Plasman i solflammorna släpper ut ultravioletta strålar och röntgenstrålar. Däremot kan den magnetiska återkopplingen runt det svarta hålet orsaka gammastrålning eftersom den frigjorda energin per plasmapartikel är mycket högre än den för en solflamma.
Enligt det aktuella scenariot interagerar de utstrålade gammastrålarna med varandra och genererar många elektron-positronpar, som sedan laddas in i radiostrålarna.
Enligt det scenario som föreslagits av forskare interagerar de utstrålade gammastrålarna med varandra och genererar många elektron-positronpar, som sedan laddas in i radiostrålarna.
Detta förklarar den signifikanta plasmakoncentrationen i radiostrålar, vilket överensstämmer med M87-data. Scenariot anger också att olika svarta hål har olika radiosignalintensitet. Sgr A*, det supermassiva svarta hålet i vår Vintergatant.ex. har radiostrålar runt sig, men de är för svaga och omöjliga att upptäcka av den nuvarande radioutrustningen.
Dessutom förutsäger scenariot kortvarig röntgenstrålning när plasma laddas in i radiostrålar. Dessa röntgensignaler missas med nuvarande röntgendetektorer men kan observeras av planerade röntgendetektorer.
Shigeo Kimura, en huvudförfattare till studien, sade, "Under detta scenario kommer framtida röntgenastronomi att kunna riva upp plasmaladdningsmekanismen till radiojetstrålar, en långvarig mysteriet med svarta hål. "
Tidskriftsreferens:
- Shigeo S. Kimura, Kenji Toma, et al. Magnetisk återanslutning i svarta håls magnetosfärer: Leptonladdning i jetstrålar, superluminala radioblobs och flervågsutbrott. The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d5a
