Możesz z przerażeniem przygotować się na święto na dużą skalę, ale wyobraź sobie astrofizyków zastanawiających się, jak zjada supermasywną czarną dziurę.
Są to najbardziej masywne obiekty w znanym wszechświecie. Mieszkają w centrach większości galaktyk i mogą ważyć od milionów do miliardów masy Słońca. W Drogi Mlecznej znajduje się Strzelec A, ukryty w galaktycznym jądrze około 20 000 lat świetlnych od Ziemi o masie 4 miliony razy większej od Słońca. Chociaż wiemy o istnieniu tych potworów grawitacyjnych, wciąż trudno nam zrozumieć, w jaki sposób rosną do takich rozmiarów i jak ich wzrost jest związany z ewolucją ich galaktyk.
Wiemy jednak, że jeśli jakiś obiekt znajduje się w niebezpiecznie bliskiej odległości, zostanie on rozerwany do stanu przegrzanego gazu (plazmy) - jak niezwykle gorący kosmiczny smoothie, gotowy do użycia. Plazma ta zamienia się w dysk akrecyjny, powoli wchodząc w horyzont zdarzenia czarnej dziury (granicy otaczającej dziurę, gdzie krzywizny grawitacyjne przestrzeni są tak duże, że nawet światło nie może wyjść). Zgodnie z oczekiwaniami, mają dużo promieniowania. Te potężne właściwości przejawiają się w intensywnym radiu i promieniach rentgenowskich, a ich obecność jest sygnałem, że czarna dziura je teraz. Chociaż ich fizyka wygląda na zrozumiałą, istnieje wiele obiektów, które muszą być aktywnie zasilane, ale nie wytwarzają intensywnie emitujących dysków. Jakby wyszli na nocną przekąskę, a Wszechświat o tym nie wie. Taka sytuacja ma miejsce w przypadku Strzelca A. Chociaż ma on dysk akrecyjny, astronomowie nazywają go „nieskutecznym promieniowaniem”. Oznacza to, że generuje mniej promieniowania niż oczekiwano.
„Stąd pytanie: dlaczego dysk jest tak spokojny?”, Mówi astrofizyk Matthew Kuntz z Departamentu Energii w Princeton Physical Plasma Laboratory (PPPL).
Aby zrozumieć problem, zespół Kunz zasugerował skupienie się na tym, co dzieje się na małych skalach dysku akrecyjnego. Chociaż jest ono niewątpliwie gorące i wypełnione cząstkami, ich badania sugerują, że dysk ten jest stosunkowo rozcieńczony (pojedyncze protony i elektrony rzadko uderzają się nawzajem). Brak takiej interakcji prawdopodobnie odróżnia ją od innych dysków.
Klasyczny model dysków został opracowany zgodnie z formułą z lat 90. XX wieku, w której plazma jest elektrycznie przewodzącym płynem o silnie oddziałujących cząstkach. Ale jeśli zastosujesz tę formułę na dysku Strzelca A, to nie wytworzy emisji przewidzianych przez model. Jest to problem, ponieważ w naszym rozumieniu ciecz nie zderza się, co oznacza, że cząstki nie mogą zejść w dół do horyzontu zdarzeń, a dziura głoduje. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli podążasz tylko za tym modelem, czarna dziura nigdy nie może wchłonąć materii na dysku. Tak więc w nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie „Physical Review Letters” zespół powtórzył ruch pojedynczych cząstek krążących wokół czarnej dziury na dysku akrecyjnym bez kolizji, aby wyjaśnić słabe impulsy. Ale żeby to zrobić, musisz napisać złożony kod „który produkuje dokładniejsze modele (w porównaniu z obserwacjami astrofizycznymi), przewidując promieniowanie z czarnej dziury w centrum galaktyki”, powiedział Kunz.
Dzięki potężnym komputerom ten nowy „kinetyczny” kod może wyjaśnić, w jaki sposób taka supermasywna dziura wytwarza tak mało promieniowania podczas uczty w kosmosie.
