Sorte huller, de svævende singulariteter, der sidder på bunden af det kendte og det ukendte, overrasker os stadig med deres opførsel. Da organisationer som Event Horizon Telescope har gjort det klart, er der meget, vi ikke ved om hullerne, og værre end det, ved vi ikke engang, hvor meget vi ikke ved.
Nu har forskere observeret et nyt fænomen, der tilføjer mystikken i det sorte hul: et hurtigt roterende sort hul, der udskyder massive klumper af plasma.
Det pågældende sorte hul er en del af et binært par kaldet V404 Cygni. Det sorte hul spiser sin ledsagende stjerne, suger sin masse ind i sin akkretionsskive og sprøjter derefter materiale ud via to jetfly. Dette er ikke usædvanligt for et sort hul, selvom ikke alle har jetfly. Men det, der er usædvanligt, er tidspunktet for materialet, der udsættes af jetflyene. I stedet for en stabil strøm kommer materialet ud i klatter.
V404 Cygni er omkring 8.000 lysår væk fra Jorden. Det blev først opdaget i 1989, da det uddrev et enormt udbrud af højenergimateriale og stråling. Så faldt den i dvale i 26 år.
Derefter, i 2015, blussede den op igen, og Det Europæiske Rumagenturs (ESA) INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) satellit var i stand til at studere den i højenergi-gammastråler. Det blev det lyseste objekt på himlen i gammastråler. På det tidspunkt sagde INTEGRAL projektforsker Erik Kuulkers:Denne kildes opførsel er ekstraordinær i øjeblikket, med gentagne stærke lysglimt på tidsskalaer, der er kortere end en time, hvilket sjældent ses i andre sorte hulsystemer.”
Hvad sker der?
Det er nyttigt at se på, hvordan sorte huller som denne normalt fungerer. Det enorme tyngde af det sorte hul trækker materiale væk fra sin ledsagende stjerne ind i dens akkretionsskive. Akkretionsskiven spinder, opvarmer materialet og får det til at "skinne." Noget af materialet når aldrig det sorte hul og udsendes via jetfly.
Spol frem til nu, og en ny undersøgelse baseret på data indsamlet under 2015-udbruddet af flere observatorier giver en forklaring.
“Under udbruddet observerede vi detaljer om jetemissionerne, når materiale skubbes ud i en meget høj hastighed fra nærheden af det sorte hul, ”Siger Simone Migliari, en astrofysiker hos ESA, der er medforfatter på papiret. ”Vi kan se jetflyene skyde ud i forskellige retninger på en tidsskala på under en time, hvilket betyder, at systemets indre regioner roterer ret hurtigt.”
Ja, det sorte hul spiser sin ledsagerstjerne og suger materialet ind i dens akkretionsdisk. Og ja, noget af materialet på disken udvises i jetfly. Men ifølge undersøgelsen sker dette kun i bursts, fordi det sorte hul af en eller anden grund er forkert tilpasset med sin egen akkretionsdisk.
”Det, der er anderledes i V404 Cygni, er, at vi synes, at skiven med materiale og det sorte hul er forkert tilpasset, ”Siger lektor James Miller-Jones fra International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR) ved Curtin University, Australien, der er hovedforfatter af den nye artikel.
“Dette ser ud til at forårsage, at den inderste del af disken vugger som en roterende top, der er langsommere, og skyder ud i forskellige retninger, når den ændrer retning.”
Surret betyder, at materiale ikke falder ned i det sorte hul jævnt. Når der er et udbrud, betyder det, at en stor mængde materiale er faldet ned i hullet på kort tid. Det øger mængden af materiale i beskyttelsesdisken, der forårsager et energiudbrud.
INTEGRAL var integreret i denne undersøgelse, fordi den så V404 Cygni i fire uger. Andre observatorier kunne kun se et par timer. INTEGRALs observationer gjorde det muligt for forskere at finde ud af mekanikken i det sorte hul, dets geometri og energiniveau og at skabe forbindelsen mellem indstrømning og udstrømmende materiale.
“Med INTEGRAL kunne vi fortsat se på V404 Cygni kontinuerligt i fire uger, mens andre højenergisatellitter kun kunne tage kortere snapshots, ”Siger Erik Kuulkers, INTEGRAL projektforsker ved ESA.
“X-ray data støtte en model, hvor den inderste del af akkretionsskiven vippes i forhold til resten af systemet, sandsynligvis på grund af, at det sorte hul drejer sig i forhold til ledsagerens bane, ”Forklarer Simone.
Spørgsmålet er stadig, hvorfor er det forkert justeret?
Der er kun nogle indledende gætte om årsagen til den forkerte justering. Det kan have været en supernova.
Da det sorte hul selv blev skabt af en supernova, kan det første spark have forårsaget, at hullet og det indre segment af dens akkretionsskive er blevet forkert justeret. Det er alligevel, hvad simuleringer viser.
“Resultaterne ville passe ind i et scenario, også undersøgt i nylige computersimuleringer, hvor akkretionsstrømmen i nærheden af det sorte hul og dyserne kan rotere sammen, ”Siger Kuulkers.
“Vi kan forvente lignende dynamik i ethvert stærkt tiltrækkende sort hul, hvis spin er ujævn med den indstrømmende gas, og vi bliver nødt til at tage hensyn til varierende jethældningsvinkler, når vi fortolker observationer af sorte huller over hele universet.”
Kilder:
- Forskningsartikel: En hurtigt skiftende jetorientering i det stjernemasse sorte hulssystem VG404 Cygni
- Pressemeddelelse: Et spydende sort hul
- ESAs INTEGRAL Mission
- Pressemeddelelse: Monster Black Hole vågner op efter 26 år
