Mit 16 Jahren Daten aus der NASA-Gammastray erkennen das Fermi-Raumschiff die Astronomen, dass “Mikroquasare”, Systeme, in denen ein Schwarzes Loch langsam einen Stern verschlingt, klein sein kann, aber sie packen einen Heck eines Schlags ein.
Trotz ihrer minutiven Natur legt diese Forschung nahe, dass selbst Mikroquasars -Snacks an kleinen Sternen einen beeindruckenden kosmischen Einfluss haben können und zu leistungsstarken natürlichen Partikelbeschleunigern werden.
Dies bedeutet, dass schwarze Löcher, die sich in herausragenden Mahlzeiten aller Größen hingeben, für eine überdurchschnittliche Menge an energiereicher geladener Partikel verantwortlich sein könnten, die als “kosmische Strahlen” bezeichnet werden und die ständig die Erde bombardieren. Der Mechanismus für diese Partikelbeschleunigung sind die nahezu leichten Geschwindigkeitsdüsen, die von Mikroquasaren herausgeholt werden.
“Die Erde wird ständig von Partikeln bombardiert, die an anderer Stelle in unserer Galaxie beschleunigt wurden. Dies sind hauptsächlich Protonen und Elektronen, die allgemein als kosmische Strahlen bekannt sind”, sagte Team-Co-Leiter Guillem Martí-Devesa von der Universität von der Universität gegenüber Space.com. “Ihre Herkunft wird jedoch seit Jahrzehnten diskutiert.”
Was Martí-Devesa und Team-Co-Leiter Laura Olivera-Nieto vom Max-Planck-Institut für Kernphysik gefunden haben Schwarzes Loch schlägt langsam an einem Stern mit niedrigem Massen.
“Quellen zu finden, die Partikel beschleunigen und verstehen, was sie besonders macht, ist der erste Schritt, um herauszufinden, warum und wie das Universum manchmal einen sehr kleinen Teil der Partikel mit enormen Mengen an Energie liefert”, sagte Olivera-Nieto gegenüber Space.com. “Um Partikel zu beschleunigen, benötigen Sie normalerweise einige Inhaltsstoffe: starke Magnetfelder, hohe Mengen an Leistung und auch das Vorhandensein von Partikeln, die beschleunigt werden können.
“Mikroquasar -Jets haben sie alle!”
Quasare gegen Miniquasare
Standard -Quasare werden von supermassiven schwarzen Löchern angetrieben, die sich in zentralen Regionen einiger Galaxien, die als aktive galaktische Kerne (AGNS) bezeichnet werden, auf umgebende Materie und Gas einteilen.
Quasare sind einige der hellsten leichten Quellen im Kosmos, die oft das kombinierte Licht von Milliarden von Sternen in der Galaxie überstrahlen, die sie umgeben.
Während supermassive schwarze Löcher Massen von Millionen bis Milliarden Male der Sonne haben, haben die sternscharfen schwarzen Löcher im Herzen von Mikroquasaren Massen von nicht mehr als ein paar hundert Sonnenmassen.
“Die meisten Sterne in der Galaxie sind nicht allein, sondern umkreist tatsächlich einen anderen Stern. Mikroquasare sind eine besondere Art von Treppenpaar, in der einer der beiden Sterne bereits gestorben ist, das heißt, haben keine Treibstoff mehr und explodierte” Olivera-Nieto ” sagte. “Was zurückbleibt, ist ein schwarzes Loch. Wenn der normale Stern nahe genug am schwarzen Loch ist, beginnt das schwarze Loch die Materie herauszureißen und es zu schlucken.
“Wir nennen diese Objekte ‘Mikroquasare’, weil sie Quasaren ähneln, einem analogen Phänomen, aber mit supermassiven schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien.”
Schwarze Löcher Snacks an Sternen ist ein ziemlich verbreitetes Phänomen. Wenn sich ein Stern zu nahe an einem supermassiven schwarzen Loch wagt, erzeugt der enorme Gravitationseinfluss dieses kosmischen Titans Gezeitenkräfte, die den Stern horizontal zerquetschen, während er ihn vertikal ausdehnt.
Dieser “Spaghettification” -Prozess verwandelt den unglücklichen Stern in eine Nudel von Sternmaterial, das sich um das supermassive Schwarze Loch wickelt und allmählich zugefügt wird. Diese leistungsstarken und gewalttätigen Ereignisse werden als “Gezeitenunterbrecherereignisse” oder “Tdes” bezeichnet.
Mikroquasare unterscheiden sich von TDEs, da die beteiligten Sterne nicht schnell zerstört werden, wobei diese kleineren schwarzen Löcher, die es vorziehen, ihren Opferstern zu knabbern. Es ist jedoch nicht die Masse des Schwarzen Lochs, das für diese genießen dieser hervorragenden Mahlzeit verantwortlich ist.
“Ein Mikroquasar befindet sich in einer stabilen Umlaufbahn, wobei das Schwarze Loch nur langsam vom Stern aus dem Stern einnimmt”, sagte Olivera-Nieto. “Das bedeutet, dass es den Stern nicht mit seinen Gezeiten zerstört und dies während seiner Entwicklung nicht tun wird.”
Mikroquasare als kosmische Partikelbeschleuniger
Diese neue Forschung zeigt, dass trotz der minutiven Größe ihrer Schwarzen Lochmotoren (im Vergleich zu supermassiven schwarzen Löchern) und ihrer langsamen Herangehensweise an das Essen von Sternen einen beeindruckenden kosmischen Einfluss haben können und zu leistungsstarken natürlichen Partikeln Beschleunigern werden.
“Im Falle eines Mikroquasars wird ein Stern langsam von einem schwarzen Loch verschluckt”, sagte Martí-Devesa. “Infolgedessen kann das Schwarze Loch leistungsstarke relativistische Jets erzeugen, was wirklich das charakteristische Merkmal eines Mikroquasars ist.”
Diese Abflüsse werden zu den wirksamsten astrophysikalischen Jets in unserer Galaxie und damit hervorragende kosmische Partikelbeschleuniger. Die Frage ist, wie viel der kosmische Strahlengehalt des Milchstils von Mikroquasaren beigetragen wird, insbesondere von denen mit sehr niedrigem Schwarzen Loch-Motoren.
Um diese Anfrage zu beantworten, wurden Olivera-Nieto und Martí-Devesa die Daten von 16 Jahren, die vom Fermi-Raumschiff der NASA unter Verwendung ihres Lat-Detektors des großartigen Teleskops (Lata) gesammelt wurden.
Sie fanden ein Gammastray-Signal, das mit dem Mikroquasar GRS 1915+105 verbunden ist, das auch als “V1487 Aquilae” bekannt ist, etwas, das eine große Überraschung war.
Der Grund für die Überraschung ist GRS 1915+105 ist eine Binärdarstellung mit niedriger Masse, die aus einem schwarzen Loch besteht, mit 14 Sonnenmassen, die langsam einen Stern mit etwa der Hälfte der Sonne essen.
Dies steht in starkem Kontrast zu bisher bekannten Partikelbeschleunigungsmikroquasars, bei denen nur massive Sterne stattfanden. Zum Beispiel veranstaltet der Microquasar SS 433 einen schwarzen Loch -Snack an einem Stern, der das Zehnfache der Sonne hat.
“Etwas, das dieses System besonders macht, ist tatsächlich, dass es eher häufig sein könnte”, sagte Olivera-Nieto. “Die Anzahl der Sterne in der Galaxie fällt mit zunehmender Masse steil ab: Low-Mass-Sterne sind viel häufiger als Sterne mit hoher Masse. Infolgedessen muss das gleiche für die Mikroquasarsysteme zutreffen.”
Das bedeutet, dass selbst ein System mit einem schwarzen Loch, das einen so kleinen Stern langsam verschlingt .
“Es gibt noch viele weitere Mikroquasars, bei denen es keine Hinweise auf eine Gammastrahlenemission gibt, was keine Hinweise auf eine Partikelbeschleunigung für hohe Energien bedeutet”, sagte Olivera-Nieto. “Einige davon sind, weil wir nicht mit sensiblen Teleskopen ausgeschaut haben, andere scheinen einfach keine effizienten Beschleuniger zu sein.
“Wir möchten den Unterschied zwischen diesen Systemen verstehen, der den Ahnung hat, wie viele kosmische Strahlen in den Jets von Mikroquasaren hergestellt werden.”
Mit diesem neuen Beweis, dass Mikroquasare mit Niedrigmassenstern auch Partikelbeschleuniger sein und zu den kosmischen Strahlen beitragen können, die zur Erde eintreffen, erklärte Martí-Devesa, dass es möglicherweise Zeit sein könnte, zuvor entdeckte Mikroquasarsysteme erneut zu besuchen.
“Wir hoffen, dass unsere Studie ein wichtiger Schritt vorwärts zum Verständnis des tatsächlichen Beitrags von Mikroquasaren zur kosmischen Strahlhäufigkeit in unserer Galaxie sein wird”, schloss Martí-Devesa. “Auf diese Weise können wir die gesamte Bevölkerung von Mikroquasaren und ihre wahre Relevanz als kosmische Ray-Produzenten in unserer Galaxie neu bewerten.”
Die Forschung des Teams wurde im Januar in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
