Synligt ljus Hubble-bild av jetstrålen som släppts ut av det svarta hålet med 3 miljarder solmassa i hjärtat av galaxen M87 (februari 1998) Kredit: NASA / ESA och John Biretta (STScI / JHU)
Även om svarta hål - enligt sin definition och mycket natur - är universums ultimata hämmare, samlar och sopar upp materia och energi i den utsträckning att inte ens ljus kan undkomma deras gravitationella grepp, uppvisar de ofta det udda beteendet att slänga enormt mängder av material bort från dem också, i form av strålar som bryter ut hundratusentals - om inte miljoner - ljusår ut i rymden. Dessa strålar innehåller överhettad plasma som inte gjorde det förbi det svarta hålets händelseshorisont, utan snarare fick "snurras upp" genom sin kraftfulla tyngdkraft och intensiva rotation och slutade med att skjutas utåt som från en enorm kosmisk kanon.
De exakta mekanismerna för hur allt detta fungerar inte är exakt kända som svarta hål är notoriskt svårt att observera, och en av de mer förvirrande aspekterna av jettbeteendet är varför de alltid verkar vara i linje med rotationsaxeln för den aktivt matande svarta hål, såväl som vinkelrätt mot den medföljande ackretionsskivan. Nu stöder ny forskning med avancerade 3D-datormodeller idén att det är de svarta hålens uppbyggda rotationsfrekvens i kombination med plasmas magnetism som är ansvarig för att utforma jetplanen.
I en artikel som nyligen publicerats i tidskriften Vetenskap, biträdande professor vid University of Maryland Jonathan McKinney, Kavli Institute-direktör Roger Blandford och Princeton University Alexander Tchekhovskoy rapporterar om sina resultat som gjorts med hjälp av datorsimuleringar av den komplexa fysiken som finns i närheten av ett matande supermassivt svart hål. Dessa GRMHD - som står för General Relativistic Magnetohydrodynamic - datorsim följer interaktioner mellan bokstavligen miljoner partiklar under påverkan av allmän relativitet och fysik av relativistiska magnetiserade plasmas ... i grund och botten, de riktigt super heta grejer som finns i ett svart hols ackretionsskiva .
Läs mer: Först titta på en Black Hole's Fest
Vad McKinney et al. I deras simuleringar konstaterades att oavsett hur de ursprungligen orienterade det svarta hålets jetstråle, så slutade de alltid så att de var i linje med rotationsaxeln för det svarta hålet självt - exakt vad som har hittats i verkliga observationer. Teamet fann att detta orsakas av magnetfältlinjerna som genereras av plasma som vrids av det intensiva rotationen av det svarta hålet, och därmed samlar plasman i smala, fokuserade strålar som riktar sig bort från dess rotationsaxlar - ofta vid båda polerna.
På längre avstånd försvagas påverkan av det svarta hålets vridning och därför kan strålarna sedan börja bryta isär eller avvika från deras ursprungliga banor - igen, vad som har sett i många observationer.
Denna "magneto-spin-inriktning" -mekanism, som teamet kallar det, verkar vara vanligast med aktiva supermassiva svarta hål vars ackretionsskiva är mer tjock än tunn - resultatet av att ha antingen en mycket hög eller mycket låg hastighet materia. Detta är fallet med den jätte elliptiska galaxen M87, sett ovan, som uppvisar en lysande jet skapad av ett 3-miljarder solmassa svart hål i dess centrum, liksom det mycket mindre massiva 4-miljoner solmassan SMBH i mitten av vår egen galax, Sgr A *.
Läs mer: Milky Way's Black Hole skjuter ut den ljusaste flare någonsin
Med hjälp av dessa fynd kan framtida förutsägelser bättre göras beträffande beteendet hos accelererad materia som faller in i hjärtat av vår galax.
Läs mer om Kavli-institutets nyhetsmeddelande här.
Införd bild: Snapshot av ett simulerat svart hålssystem. (McKinney et al.) Källa: Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC)
