Princeton araştırmacıları, M87* kara deliğinin enerjiyi dışarıya doğru çıkararak devasa jetlerin oluşumuna katkıda bulunduğunu buldu. Kökleri Einstein’ın görelilik teorisine dayanan bu keşif, kara deliklerin geleneksel görüşlerine meydan okuyor ve gelişmiş teleskoplarla daha ileri düzeyde test edilebilir. Çalışma, jetlerin gücünün kaynağını kesin olarak açıklamakta yetersiz kalsa da, kara delik dinamiklerini anlamada yeni yollar açıyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Princeton astrofizikçilerinden oluşan bir ekip artık enerjinin yakın olduğunu kesin olarak belirledi. Kara delik M87*, alanda uzun süredir devam eden bir tartışmayı içeriye değil dışarıya doğru itiyor.
Herkesin kara delikler hakkında bildiği tek şey, yakındaki her şeyin kesinlikle kara delikler tarafından emildiğidir.
Neredeyse her şey ortaya çıkıyor.
Princeton Üniversitesi’nden Charles A. Genç Astronomi Profesörü astrofizikçi Eliot Quataert, “Kara delikler, hiçbir şeyin kaçamayacağı nesneler olarak tanımlansa da, Einstein’ın görelilik teorisinin şaşırtıcı tahminlerinden biri, kara deliklerin aslında enerji kaybedebileceğidir” diyor. 1897 Vakfı Sınıfı. “Dönebilirler ve tıpkı bir topacın zamanla yavaşlaması ve dönüşü sırasında enerjisini kaybetmesi gibi, dönen bir kara delik de çevresine enerji kaybedebilir.”
Bilim adamları bu modeli 1970’lerden bu yana geniş çapta kabul ettiler. Manyetik alanların muhtemelen dönen kara deliklerden enerji elde ettiğini biliyorlardı ama nasıl olduğunu bilmiyorlardı.
Princeton astrofizikçilerinden oluşan bir ekip, M87* kara deliğinin olay ufkuna yakın olan enerjinin içeriye değil dışarıya doğru itildiğini kesin olarak belirledi. (M87, galaksinin adıdır, Messier 87, dolayısıyla merkezindeki kara delik M87* olarak adlandırılmıştır.) Quataert, araştırmacıların ayrıca kara deliklerin dönme enerjisini kaybettiği tahminini test etmek ve bunun doğru olduğunu belirlemek için bir yol oluşturduklarını söyledi. “Jet dediğimiz inanılmaz derecede güçlü çıkışları” üreten enerji.
Kara deliğin olay ufkunu geçen manyetik alanın, kara delik daha hızlı döndükçe nasıl kıvrıldığını gösteren bir animasyon. Daha hızlı dönen bir kara delik, manyetik alanı daha hızlı bir şekilde “sarar” ve kara deliğin çevresine daha fazla enerji kaybetmesine neden olur. Princeton astrofizikçilerinden oluşan bir ekip, kara deliklerin doğrusal polarizasyonunu gösteren Event Horizon Teleskobu’ndan alınan görüntülerde manyetik alan çizgilerinin sarılmasını gözlemledi. Katkıda bulunanlar: Video: George Wong, İleri Araştırma Enstitüsü ve Princeton Üniversitesi
Bu enerji çıkış jetleri “temel olarak milyonlara benzer.ışık yılıPrinceton’da eski doktora sonrası araştırmacısı Alexandru Lupsasca, “uzun Jedi ışın kılıçları” dedi ve ışın kılıçlarından 10 kat daha uzun süre uzayabiliyorlar. Samanyolu gökada.
Çalışmalarının sonuçları yakın zamanda yayınlandı. Astrofizik Dergisi. Astrofizik alanında yardımcı araştırma görevlisi olan Andrew Chael, makalenin ilk yazarıdır. O ve ortak yazar George Wong, her ikisi de üyedir. Olay Ufku Teleskobu ekip kara deliklerin yorumlanmasında kullanılan modellerin geliştirilmesinde kritik bir rol oynadılar. Chael, Wong, Lupsasca ve Quataert’in hepsi bu teoriye bağlı teorisyenlerdir. Princeton Yerçekimi Girişimi.
Ekip, yeni makalenin özündeki hayati içgörü için Chael’e itibar etti: manyetik alan çizgilerinin spiral çizdiği yön, enerji akışının yönünü ortaya koyuyor. Quataert, bundan sonra “geri kalan her şey yerli yerine oturdu” dedi.
M87* kara deliği (yıldız işareti, M87 galaksisinin ortasındaki kara deliği belirtir), Event Horizon Teleskobu tarafından ilk kez tespit edildiğinde dünyanın dikkatini çekti. O zamandan beri Princeton astrofizikçileri, bir kara deliğin etrafındaki bükülen manyetik alanın, kara delik görüntülerinde gözlemlenen polarizasyon spiralini belirlediğini keşfettiler. Özellikle enerji akışının yönü (delikten alana veya tam tersi) kutuplaşmanın nasıl büküleceğini belirler. Polarizasyon spirallerinin hangi yöne doğru döndüğünü ölçerek, manyetik alanın delikten spin enerjisi mi çıkardığı yoksa ona spin enerjisi mi pompaladığı çıkarılabilir. Katkıda bulunanlar: Model: Andrew Chael, George Wong, Alexandru Lupsasca ve Eliot Quataert, Princeton Gravity Initiative
Araştırma görevlisi Wong, “Dünyayı alıp, hepsini TNT’ye çevirirseniz ve onu milyonlarca, milyonlarca yıl boyunca saniyede 1000 kez patlatırsanız, bu M87’den elde edeceğimiz enerji miktarıdır” dedi. Princeton Yerçekimi Girişimi ve İleri Araştırma Enstitüsü’nün bir üyesi.
Bilim insanları, bir kara deliğin dönmeye başladığında uzay-zaman dokusunu da kendisiyle birlikte sürüklediğini onlarca yıldır biliyor. Kara deliğin içinden geçen manyetik alan çizgileri sürüklenir ve bu da dönüşü yavaşlatarak enerji salınımına yol açar.
Lupsasca, “Yeni ve keskin tahminimiz şu ki, astrofiziksel bir kara deliğe baktığınızda, eğer ona bağlı manyetik alan çizgileri varsa, enerji transferi olacaktır; gerçekten inanılmaz miktarlarda enerji transferi.” dedi eski bir araştırma görevlisi olan Lupsasca. Şu anda Vanderbilt Üniversitesi’nde fizik ve matematik alanında yardımcı doçent olan Princeton, 2024 Fizikte Yeni Ufuklar Ödülü Kara delik araştırması nedeniyle Atılım Ödülü Vakfı’ndan.
M87*’nin olay ufkuna yakın enerji akışı dışarıya doğru akarken ekip, farklı bir kara delikte enerji akışının teorik olarak içeriye doğru gidebileceğini söyledi. Enerji akışı ile manyetik alan çizgilerinin yönü arasındaki bağlantıya güveniyorlar ve enerji akışının kara delikten geldiğine dair tahminleri henüz teorik olan “gelecek nesil” Olay Ufuk Teleskobu.
Wong, son bir buçuk yıldır dünyanın dört bir yanındaki kara delik araştırmacılarının gelecekteki enstrüman için özellikler önerdiğini söyledi. “Bizimki gibi gazeteler neye ihtiyacımız olduğunu belirlemede çok önemli bir rol oynayabilir. İnanılmaz derecede heyecan verici bir zaman olduğunu düşünüyorum.”
Dört araştırmacı makalelerinde, kara deliğin dönüşünün “galaksi dışı jete gerçekten güç verdiğini” kesin olarak göstermediklerini vurguladı, ancak kanıtlar kesinlikle bu yönde. Modellerinin gösterdiği enerji seviyeleri jetlerin ihtiyaç duyduğu enerjiyle orantılı olsa da jetin dönerek çalıştırılabileceği ihtimalini göz ardı edemediler. plazma kara deliğin dışında. Lupsasca, “Jet’e güç sağlayanın büyük olasılıkla kara delik olduğunu düşünüyorum, ancak bunu kanıtlayamayız” dedi. “Henüz.”
Referans: Andrew Chael, Alexandru Lupsasca, George N. Wong ve Eliot Quataert tarafından yazılan “Kara Delik Polarimetrisi I. Elektromanyetik Enerji Çıkarımının İmzası”, 14 Kasım 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acf92d
Araştırma Princeton Yerçekimi Girişimi, Taplin Bursu, Ulusal Bilim Vakfı (hibe 2307888) ve Simons Vakfı Araştırmacı ödülü tarafından desteklendi.