Schwarze Löcher können mehr Energie in ihre Umgebung austauschen als bisher vermutet – und je schneller diese Hohlräume drehen, desto effizienter scheint diese Energieextraktion zu sein.
In diesem Sinne hat ein Team von Wissenschaftlern entdeckt, wie die Gas- und Staubscheiben, die um schwarze Löcher herumwirbeln können, zu mächtigen Motoren von galaktischen Kraftwerken werden können. Hier ist das, was das bedeutet.
Seit 1977 haben Forscher theoretisiert, dass Energie aufgrund der Magnetfelder der Objekte hauptsächlich aus den Spins der schwarzen Löcher gezogen wird, und in leistungsstarke Partikeljets mit hoher Energie, die durch einen Prozess namens “Blandford-Znajek namens der Objekte ausbrechen (BZ) Effekt. ” Wissenschaftler waren sich jedoch über viele Dinge, die diesen Prozess umgeben, jedoch nicht sicher, was die Menge an Energie bestimmt, die umgewandelt wird.
Um diese Fragen zu beantworten, simulierte ein Forschungsteam die Wirkung einer sogenannten Akkretionsscheibe um ein supermassives Schwarzes Loch. Diese Simulation könnte nicht nur wichtige Einblicke in die komplexe Physik rund um schwarze Löcher geben, sondern hat auch die Kraft, unser Verständnis für die Rolle der Rolle der Rolle der Rolle der schwarzen Schwarzen neu zu definieren, die bei der Gestaltung ganzer Galaxien spielt.
“Es ist seit langem bekannt, dass ein Inflallieren von Gas Spinenergie aus einem Schwarzen Loch extrahieren kann”, sagte Jason Dexter, Teammitglied und Forscher an der Universität von Colorado, sagte Boulder in einer Erklärung. “Normalerweise gehen wir davon aus, dass dies für das Antrieb von Jets wichtig ist.”
Durch genauere Messungen, sagte Dexter, schlägt die neue Forschung seines Teams darauf hin, dass viel mehr Energie aus schwarzen Löchern extrahiert wird, als bisher bekannt war.
“Diese Energie könnte als Licht abstrahlt werden oder dass Gas nach außen fließt”, fuhr Dexter fort. “In beiden Fällen könnte extrahierte Spinenergie eine wichtige Energiequelle für die Beleuchtung der Regionen in der Nähe des Horizonts des Schwarzen Lochs sein.”
Wissenschaftler studieren seit Jahrzehnten schwarze Löcher und ihre Interaktionen mit umgebenden Galaxien. Ziel war es, herauszufinden, wie die supermassiven schwarzen Löcher in den Herzen der Galaxien, die Millionen oder Milliarden oder Milliarden Male so sind, die Sonne, die Kraft-Active Galactic-Kerne (AGNs) und nahezu Lichtgeschwindigkeitsjets haben. AGNs sind oft so hell, dass sie das kombinierte Licht eines jeden Sterns in den Galaxien um sie herum überstrahlen, und das erfordert viel Energie – Energie, die von irgendwoher kommen muss.
Viele dieser früheren Studien haben sich auf Quellen mit niedriger Leuchtkraft mit kugelartigen “Akkretionsflüssen” konzentriert, die die schwarzen Löcher füttern. Das liegt daran, dass es schwierig war, die theoretisch instabilen und dünnen, aber sehr dichten und stark magnetisierten Scheiben bei AGNs mit höherer Leuchtkraft zu modellieren.
Welche Forschungen an diesen Systemen durchgeführt wurden, hat darauf hingewiesen, dass starke Magnetfelder dazu beitragen können, diese Scheiben zu stabilisieren. Wenn dies jedoch der Fall ist, ist unklar, welche Rolle diese Felder dann bei der Energieextraktion und der Jet -Schöpfung spielen.
“Wir wollten verstehen, wie die Energieextraktion in diesen stark magnetisierten Umgebungen funktioniert”, sagte Prasun Dhang, Teammitglied und Postdoktorand an der Universität von Colorado, Boulder, in der Erklärung.
Das vom Team verwendete fortschrittliche Computermodell mit dem Namen 3D General Relativistic Magnetohydrodynamic (GRMHD) simuliert die Physik von überhitztem Gas oder “Plasma” in der gekrümmten Gewebe von Raumzeit- und hoher Gravitationsregion um schwarze Löcher.
Dies ermöglichte es den Forschern zu beobachten, wie Magnetfelder mit schwarzen Löchern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten interagierten, insbesondere die Effizienz der Energieextraktion.
“Das Ziel war zu sehen, wie sich magnetisches Flussfaden auf das Schwarze Loch auswirkt und ob es zur Bildung von Jets führt”, sagte Dhang.
Die Simulationen zeigten, dass zwischen 10% und 70% der aus dem Spin der schwarzen Löcher extrahierten Energie über den BZ -Prozess an seine Jets geleitet wurde.
“Je höher (schneller) der Spin, desto mehr Energie kann das Schwarze Loch freisetzen”, fuhr Dhang fort.
Der Rest der Energie, die aus dem Spin des schwarzen Lochs extrahiert wurde (aber nicht an Jets kanalisiert) wurde entweder von der Akkretionsscheibe absorbiert oder als Wärme abgeleitet.
Das Team stellte auch fest, dass die Stärke des Magnetfeldes die Helligkeit der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs erhöhte. Das könnte erklären, warum einige AGNs weitaus heller sind als durch theoretische Modelle vorhergesagt.
“Die nicht verwendete Energie in der Nähe des Schwarzen Lochs könnte die Scheibe erhitzen und zu einer Korona beitragen”, sagte Dhang.
Das Team beabsichtigt nun, weitere Simulationen durchzuführen und besser zu verstehen, wie sich Coronas um schwarze Löcher bilden könnten.
Die Forschung des Teams wurde am 14. Februar im Astrophysical Journal veröffentlicht.
