Plasma fierbinte ar putea explica modul în care găurile negre cu alimentare rapidă lansează jeturi puternice
Unele găuri negre supermasive consumă rapid materia din jur, lansând în același timp fluxuri puternice de plasmă în spațiu, la viteze apropiate de cea a luminii. Fenomenul ridică însă o enigmă fizică: alimentarea rapidă ar trebui să formeze în jurul găurii negre un disc de acreție rece și plat, care împiedică formarea unor astfel de jeturi.
O echipă de cercetători condusă de Hirofumi Noda, profesor asociat la Universitatea Tohoku, și de Kazuhiro Hada, profesor asociat la Universitatea Nagoya City, a găsit acum dovezi care ajută la clarificarea acestui mister. Combinând observațiile misiunii XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) cu cele ale rețelelor internaționale de telescoape radio și milimetrice, echipa a identificat condițiile care permit unei găuri negre supermasive cu alimentare rapidă să lanseze un jet relativist puternic. Rezultatele au fost publicate în The Astrophysical Journal Letters.
Observații coordonate asupra galaxiei 3C 120
Echipa a studiat galaxia activă 3C 120, situată în constelația Taurul, care găzduiește o gaură neagră supermasivă ce acumulează rapid materie și lansează un jet puternic. XRISM a detectat o linie de emisie a fierului provenită de la discul de acreție din jurul găurii negre. Forma acestei linii este distorsionată de efectele relativității generale formulate de Einstein, ceea ce le-a permis cercetătorilor să determine cât de aproape se extinde discul spre gaura neagră.
Observațiile arată că discul de acreție rece, relativ plat, se termină la aproximativ 20 de raze ale găurii negre. Dincolo de acest punct, el face trecerea către un flux fierbinte de plasmă, cu temperaturi de sute de milioane de grade. În paralel, observațiile radio și milimetrice realizate cu ajutorul rețelelor Global Millimeter VLBI Array, Very Long Baseline Array și East Asian VLBI Network au urmărit jetul care se îngustează până la originea sa, în interiorul acestui flux fierbinte, aproape de gaura neagră.
Câmpurile magnetice, energia de rotație și formarea jetului
Acest mediu fierbinte poate permite acumularea câmpurilor magnetice în jurul găurii negre. Se consideră că aceste câmpuri magnetice extrag o parte din energia de rotație a găurii negre și o canalizează într-un jet puternic. Observațiile demonstrează astfel că 3C 120 îndeplinește condițiile necesare pentru ca acest mecanism să funcționeze, oferind noi indicii despre modul în care găurile negre supermasive cu alimentare rapidă pot produce jeturi relativiste.
Constatările oferă totodată o nouă modalitate de a studia imediata vecinătate a găurilor negre supermasive. Echipa desfășoară observații coordonate suplimentare asupra unei găuri negre mai masive, folosind XRISM și observatoare radio globale, comparând totodată rezultatele cu modele teoretice și simulări pe calculator.
„Următorul nostru obiectiv este să construim o imagine mai completă a modului în care materia, câmpurile magnetice și rotația găurii negre interacționează în aceste medii extreme”, a declarat Noda. „Înțelegerea acestui proces ne poate ajuta să înțelegem mai bine și modul în care găurile negre supermasive influențează evoluția galaxiilor și a structurilor mai mari ale universului.”
