5 Minutės
Įsivaizduokite, kad stovite prie kranto, kai paslėpta audra praskelia vandenyną. Mūsų galaktikos centre astronomai aptiko panašų įplyšimą dujų jūroje, supančioje Sagittarius A*. Ši supermasyvi juodoji skylė ne tik ryja materiją, bet ir išstumia galingą srautą, kuris iškala kūgio formos ertmę per aplinkines karštas dujas.
Praviriant galaktikos rūką
Sagittarius A* yra maždaug už 26 000 šviesmečių nuo Žemės ir talpina apie keturis milijonus Saulės masių erdvėje, kurioje ypač mažai, palyginti su mūsų Saulės sistema. Iš to kompaktiško masės šaltinio kyla tokia stipri gravitacija, kad už ribos, vadinamos įvykio horizontu, net šviesa negali pabėgti. Tačiau stebėti, kas vyksta prie tos ribos, yra labai sudėtinga. Mes matome galaktikos centrą iš Paukščių Tako disko vidaus, už dulkių, jonizuotų dujų ir susipynusių magnetinių struktūrų sluoksnių, kurie išsklaido ir sugeria signalus, kuriais remiasi astronomai.
Norėdami prakalbinti šią uždangą, Šiaurės vakarų universiteto mokslininkų komanda, vadovaujama Elenos Morchikovos ir bendrai vadovaujama Gursky, išanalizavo itin jautrius milimetrų ir submilimetrų bangų stebėjimus iš Atakamos didelio milimetrų/submilimetrų masyvo, žinomo kaip ALMA. Kruopščiai atfiltravę ryškiausius radijo spinduliavimus šalia įvykio horizonto, jie atskleidė silpnus, išsiplėtusius bruožus, kurie dešimtmečius buvo užmaskuoti.
Nenumatytas kūgis
Apdorotos žemėlapiai atskleidžia kūgio formos ertmę, besitęsiančią apie tris šviesmečius nuo centrinės juodosios skylės. Vienas šviesmetis yra beveik 9,5 trilijono kilometrų, taigi struktūra išsitiesia per dešimtis trilijonų kilometrų. Toks išsidėstymas rodo organizuotą, į vieną kryptį nukreiptą dujų srautą – vėją, o ne chaotišką perpylimą.
Kaip susiformuoja toks vėjas? Dujos spiralinasi link vidaus ir įkaisdamos bei suplokštėdamos formuoja akrecijos diską aplink Sagittarius A*. Tas diskas yra spinduliavimo, įkrautų dalelių ir magnetinės turbulencijos krosnis. Pagal naują analizę, radiacinis spaudimas kartu su magnetinėmis nestabilumomis gali nukreipti didelę dalį įkaitusių dujų į išorę. Šiuo atveju išstumta medžiaga, regis, pasiekia greičius, artimus reikšmingai daliai šviesos greičio, o apskaičiuotas masės netekėjimas vėjuje gali viršyti masę, kuri faktiškai peržengia įvykio horizontą.
Toks procesas apverčia ilgai vyravusį supaprastintą požiūrį į juodąsias skyles kaip vien tik alkanus objektus. Vietoje to nauji duomenys reiškia, kad mūsų galaktikos centras yra dinamiškas variklis, kuris tiek ėda, tiek atstumia materiją – dvikryptis mainas, pertvarkantis centrinę galaktikos aplinką.
Kodėl tai svarbu galaktikos evoliucijai
Juodųjų skylių sukelti vėjai reguliuoja ne tik branduolio artimą aplinką. Kai energija ir judesio kiekis įvedami į supančias dujas, keičiasi slėgio pusiausvyros, priklausomybė nuo to, kur gali kondensuotis šaltos dujos į žvaigždes, ir netgi atsiranda kanalai, per kuriuos spinduliavimas gali pabėgti į didesnius mastus. Jei Sagittarius A* reguliariai paleidžia ištekėjimus, kurie prilygsta arba viršija jo akrecijos greitį, tokie vėjai galėtų moduliuoti žvaigždžių formavimąsi centrinėje molekulinėje zonoje ir pakeisti vidinės galaktikos cheminį maišymą.
Nauji stebėjimai buvo publikuoti žurnale Astrophysical Journal Letters ir suteikia stebėjimo pavyzdį, kaip atrasti bei interpretuoti panašius reiškinius kitose galaktikose. ALMA raiška ir jautrumas buvo esminiai. Slopinant labai ryškią emisiją šalia branduolio, komanda pirmą kartą privertė matytis silpnus, išsiplėtusius bruožus.
Eksperto įžvalga
"Galiausiai matome juodosios skylės grįžtamojo ryšio pėdsakus," sako fiktyvus ekspertų personažas, dr. Laura Chen, astrofizikė, tirianti galaktikos branduolius. "Kūgis yra tarsi langas į tai, kaip energija perskirstoma galaktikoje. Net santykinai rami juodoji skylė gali daryti įtaką, jei savo išsiskyrimą nukreipia į kryptingus vėjus. Tai keičia dujų gyvenimo ciklą centro artumoje ir, per milijonus metų, lemia, kaip galaktika vystosi."
Kitaip tariant, net kai Sagittarius A* atrodo blankus, palyginti su besivaržančiais kvazarais, jo epizodiniai ar žemo lygio išsiskyrimai gali turėti didelės reikšmės, nes nuolatos veikia tankų dujų rezervuarą per centrinę keletą parsekų zoną.
Stebėjimo iššūkiai ir tolesni žingsniai
Nepaisant pažangos, lieka svarbių klausimų. Kokia dalis akreiuojančių dujų nuolatos išmetama? Kaip pastovūs yra šie vėjai laiko atžvilgiu? Ar juos kolimuoja magnetiniai laukai, ar formuoja supanti tarpžvaigždinė terpė? Ilgalaikis stebėjimas per skirtingus bangų ilgius padės atsakyti. ALMA duomenų derinimas su rentgeno stebėjimais ir infraraudonųjų spindulių vaizdais iš tokių observatorijų kaip Very Large Telescope ir būsimos misijos sužymės, kaip vėjas sąveikauja su žvaigždėmis, molekulinėmis debesimis ir plačiąja galaktikos centru.
Taip pat reikia pažangios modelių kūrimo. Atkurti kelis šviesmečius siekiantį kūgį reikalauja modelių, siejančių mažo masto plazmos fiziką prie juodosios skylės su didelio masto elgesiu centrinėse galaktikos dujose. Tai yra skaičiavimo požiūriu reikalinga užduotis, bet būtina, jei norime paversti vaizdus į fizinius mechanizmus.
Išvados
Trijų šviesmečių ilgio kūginės ertmės atradimas aplink Sagittarius A* pertvarko mūsų vaizdinį apie Paukščių Tako centrą. Vietoje pasyvaus nugertuvės, juodoji skylė elgiasi kaip aktyvus galaktikos ekologijos dalyvis, paleidžiantis vėjus, formuojančius aplinką. Tolimesni daugiabangiai stebėjimai ir teoriniai darbai nulems, kiek dažnai toks elgesys pasitaiko Visatoje ir kaip juodosios skylės tyliai ar smarkiai lemia savo šeimininkių galaktikų likimus.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą