Supermassive Black Holes, die sich rückwärts drehen Death Ray Jets erstellen?

Warum erzeugen einige der supermassiven Schwarzen Löcher in aktiven galaktischen Kernen aufeinanderfolgende Jets, die ganze Sonnensysteme verdampfen können, während andere überhaupt keine Jets haben?

Dan Evans, Postdoktorand am MIT Kavli Institut für Astrophysik und Weltraumforschung (MKI), glaubt zu wissen, warum; Dies liegt daran, dass sich die strahlproduzierenden supermassiven Schwarzen Löcher relativ zu ihren Akkretionsscheiben rückwärts drehen.

Seit zwei Jahren vergleicht Evans mehrere Dutzend Galaxien, deren Schwarze Löcher mächtige Jets beherbergen (diese Galaxien sind als radioaktive aktive galaktische Kerne oder AGN bekannt und sind häufig DRAGNs – doppelte Radioquelle, die mit dem galaktischen Kern assoziiert ist), mit diesen Galaxien supermassive Schwarze Löcher, die keine Jets ausstoßen. Alle Schwarzen Löcher – mit und ohne Düsen – verfügen über Akkretionsscheiben, wobei sich Staub- und Gasklumpen direkt außerhalb des Ereignishorizonts drehen. Durch die Untersuchung des in der Akkretionsscheibe eines AGN-Schwarzen Lochs reflektierten Lichts gelangte er zu dem Schluss, dass sich direkt außerhalb der Schwarzen Löcher Düsen bilden können, die einen retrograden Spin aufweisen – oder die sich in die entgegengesetzte Richtung von ihrer Akkretionsscheibe drehen. Obwohl Evans und ein Kollege kürzlich die Hypothese aufgestellt haben, dass die Gravitationseffekte des Schwarzlochspins möglicherweise damit zu tun haben, warum manche Jets haben, hat Evans jetzt Beobachtungsergebnisse, die die Theorie in einem in der Ausgabe vom 10. Februar des Astrophysical Journal veröffentlichten Artikel stützen.

Obwohl Evans seit fast fünf Jahren den Verdacht hat, dass bei retrograden Schwarzen Löchern mit Jets der innerste Teil ihrer Akkretionsscheibe fehlt, konnten die Daten, die zwischen Ende 2007 und Anfang 2008 von den Suzaku gesammelt wurden, erst im letzten Jahr analysiert werden Observatorium, ein japanischer Satellit, der 2005 in Zusammenarbeit mit der NASA gestartet wurde, um ein Beispiel zur Unterstützung der Theorie zu liefern. Mit diesen Daten analysierten Evans und Kollegen vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik, der Yale University, der Keele University und der University of Hertfordshire im Vereinigten Königreich die Spektren des aktiven galaktischen Kerns mit einem Paar Jets, die sich etwa 800 Millionen Lichtjahre entfernt befinden in einer AGN namens 3C 33.

"Es ist die erste überzeugende Galaxie dieses Typs in diesem Winkel, in dem das Ergebnis ziemlich robust ist", sagte Patrick Ogle, wissenschaftlicher Mitarbeiter am California Institute of Technology, der AGN untersucht. Ogle glaubt, dass Evans 'Theorie bezüglich des retrograden Spins zu den besten Erklärungen gehört, die er gehört hat, warum einige AGN ein supermassives Schwarzes Loch mit einem Jet enthalten und andere nicht.

Astrophysiker können die Signaturen der Röntgenemission aus den inneren Bereichen der Akkretionsscheibe sehen, die sich nahe dem Rand eines Schwarzen Lochs befindet, als Ergebnis eines superheißen atmosphärischen Rings, der als Korona bezeichnet wird und über der Scheibe liegt und emittiert Licht (elektromagnetische Strahlung), das ein Observatorium wie Suzaku erfassen kann. Zusätzlich zu diesem direkten Licht gelangt ein Teil des Lichts von der Korona auf die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs und wird von der Oberfläche der Scheibe reflektiert, was zu einem spektralen Signaturmuster führt, das als Compton-Reflexionshöcker bezeichnet wird und auch von Suzaku erfasst wird.

Evans 'Team fand jedoch nie einen Compton-Reflexionshöcker in der Röntgenemission von 3C 33, ein Ergebnis, das nach Ansicht der Forscher einen entscheidenden Beweis dafür liefert, dass die Akkretionsscheibe für ein Schwarzes Loch mit einem Jet abgeschnitten ist, was bedeutet, dass sie sich nicht ausdehnt Mit einem Strahl so nahe an der Mitte des Schwarzen Lochs wie mit einem Schwarzen Loch ohne Strahl. Das Fehlen dieses innersten Teils der Scheibe bedeutet, dass nichts das Licht der Korona reflektieren kann, was erklärt, warum Beobachter nur ein direktes Spektrum von Röntgenlicht sehen.

Die Forscher glauben, dass die Abwesenheit durch retrograden Spin verursacht werden kann, der die Umlaufbahn des innersten Teils des Akkretionsmaterials aufgrund der allgemeinen Relativitätstheorie oder der Anziehungskraft zwischen den Massen herausdrückt. Diese Abwesenheit erzeugt eine Lücke zwischen der Scheibe und der Mitte des Schwarzen Lochs, die zur Anhäufung von Magnetfeldern führt, die die Kraft zum Tanken eines Strahls liefern.

Während Ogle glaubt, dass die retrograde Spin-Theorie eine gute Erklärung für Evans 'Beobachtungen ist, sagte er, dass sie noch lange nicht bestätigt ist und dass weitere Beispiele mit konsistenten Ergebnissen erforderlich sind, um die astrophysikalische Gemeinschaft zu überzeugen.

Das Forschungsfeld wird im August 2011 mit dem geplanten Start des NuSTAR-Satelliten (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) der NASA erheblich erweitert, der 10- bis 50-mal empfindlicher auf Spektren und den Compton-Reflexionsbuckel reagiert als die derzeitige Technologie. NuSTAR wird Forschern dabei helfen, eine „riesige Volkszählung“ von supermassiven Schwarzen Löchern durchzuführen, die „die Art und Weise, wie wir Röntgenspektren von AGN betrachten, absolut revolutionieren wird“, erklärte Evans. Er plant, weitere zwei Jahre damit zu verbringen, Schwarze Löcher mit und ohne Jets zu vergleichen, in der Hoffnung, mehr über die Eigenschaften von AGN zu erfahren. Sein Ziel im nächsten Jahrzehnt ist es zu bestimmen, wie sich der Spin eines supermassiven Schwarzen Lochs im Laufe der Zeit entwickelt.

Quellen: MITnews, Evans 'Astrophysical Journal Paper (Preprint ist arXiv: 1001.0588)

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