Även om tyngdkraften från svarta hål är så stark att ljus inte ens kan fly, kan vi se strålningen från den överhettade materien som håller på att konsumeras. Hittills har forskare inte kunnat förklara hur allt detta ämne kontinuerligt faller i det svarta hålet - det borde bara kretsa runt, som planeter som går runt en stjärna. Nya uppgifter från Chandra X-Ray Observatory visar att ett svart hols kraftfulla magnetfält skapar en turbulens i omgivningen som hjälper till att driva det inåt för att konsumeras.
Svarta hål tänder universum och nu kan astronomer äntligen veta hur. Nya data från NASAs Chandra röntgenobservatorium visar för första gången att kraftfulla magnetfält är nyckeln till dessa lysande och häpnadsväckande ljusshower.
Det uppskattas att upp till en fjärdedel av den totala strålningen i universum som utsänds sedan Big Bang kommer från material som faller mot supermassiva svarta hål, inklusive de drivande kvasarerna, de ljusaste kända föremål. I årtionden har forskare kämpat för att förstå hur svarta hål, de mörkaste föremålen i universum, kan vara ansvariga för så enorma mängder strålning.
Nya röntgenuppgifter från Chandra ger den första tydliga förklaringen för vad som driver denna process: magnetfält. Chandra observerade ett svart hålssystem i vår galax, känd som GRO J1655-40 (J1655, kort), där ett svart hål drog material från en följeslagare i en skiva.
"Genom intergalaktiska standarder finns J1655 i vår trädgård, så vi kan använda den som en skalmodell för att förstå hur alla svarta hål fungerar, inklusive de monster som finns i kvasarer," säger Jon M. Miller från University of Michigan, Ann Arbor, vars papper om dessa resultat visas i veckans nummer av Nature.
Tyngdkraften ensam räcker inte för att få gas i en skiva runt ett svart hål att förlora energi och falla på det svarta hålet med de hastigheter som krävs av observationer. Gasen måste tappa en del av sin vinkelriktning, antingen genom friktion eller vind, innan den kan spiral inåt. Utan sådana effekter kan materien förbli i bana runt ett svart hål under mycket lång tid.
Forskare har länge tänkt att magnetisk turbulens kan generera friktion i en gasformig skiva och driva en vind från skivan som bär vinkelmoment utåt så att gasen faller inåt.
Med hjälp av Chandra, gav Miller och hans team avgörande bevis för den roll som magnetiska krafter spelar i det svarta hålets ackretionsprocess. Röntgenspektrumet, antalet röntgenstrålar vid olika energier, visade att vindens hastighet och densitet från J1655: s skiva motsvarade datorsimuleringsprognoser för magnetiskt driven vindar. Det spektrala fingeravtrycket utesluter också de två andra stora konkurrerande teorierna för vindar som drivs av magnetfält.
"1973 kom teoretikerna på tanken att magnetfält kunde driva ljusgenerering genom gas som faller på svarta hål," sa medförfattare John Raymond från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, Mass. "Nu, över 30 år senare kan vi äntligen ha övertygande bevis. ”
Denna djupare förståelse av hur svarta hål påförs ämne lär också astronomer om andra egenskaper hos svarta hål, inklusive hur de växer.
"Precis som en läkare vill förstå orsakerna till en sjukdom och inte bara symtomen, försöker astronomer förstå vad som orsakar fenomen som de ser i universum," sa medförfattare Danny Steeghs också från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Genom att förstå vad som gör att material frigör energi när det faller på svarta hål kan vi också lära oss hur materia faller på andra viktiga föremål."
Förutom åtskillnadsskivor runt svarta hål kan magnetfält spela en viktig roll i skivor som upptäcks kring unga solliknande stjärnor där planeter bildas, liksom ultratäta föremål som kallas neutronstjärnor.
NASA: s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala, hanterar Chandra-programmet för byråns Science Mission Directorate. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerar vetenskap och flygoperationer från Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Ytterligare information och bilder finns på:
http://chandra.harvard.edu och http://chandra.nasa.gov
Originalkälla: Chandra News Release
