Quay năng lượng lỗ đen bằng phản lực từ thông

Các lỗ đen nằm ở trung tâm của hầu hết các thiên hà đã được nghiên cứu cho đến nay. Chúng có khối lượng lớn không thể tưởng tượng và do đó thu hút vật chất, khí và thậm chí cả ánh sáng. Nhưng chúng cũng có thể phát ra vật chất dưới dạng tia plasma – một loại tia plasma phóng ra từ tâm thiên hà với năng lượng cực lớn. Một tia plasma có thể kéo dài vài trăm nghìn năm ánh sáng vào không gian.

Khi bức xạ cường độ cao này được phát ra, lỗ đen vẫn bị ẩn do các tia sáng gần nó bị bẻ cong mạnh dẫn đến sự xuất hiện của một cái bóng. Điều này đã được báo cáo gần đây bởi các nhà nghiên cứu của sự hợp tác của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện (EHT) đối với lỗ đen lớn trong thiên hà hình elip khổng lồ M87.

Ở chuẩn tinh 3C279 – cũng là một lỗ đen – nhóm nghiên cứu EHT đã tìm thấy một hiện tượng khác: Ở khoảng cách hơn một nghìn lần bóng của lỗ đen, lõi của một tia plasma đột nhiên sáng lên. Người ta vẫn chưa biết năng lượng của chiếc máy bay phản lực này như thể thông qua một ống khói vô hình.

Đã phát hiện bức xạ gamma cực kỳ nhấp nháy

Chuẩn tinh này hiện đã được quan sát bằng kính viễn vọng không gian Fermi-LAT của NASA bởi nhà vật lý thiên văn Amit Shukla, người đã nghiên cứu tại Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg ở Bavaria, Đức cho đến năm 2018. Hiện anh đang làm việc tại Học viện Công nghệ Ấn Độ ở Indore. Shukla phát hiện ra rằng lõi của máy bay phản lực, được tìm thấy trong dải bước sóng milimet, cũng phát ra bức xạ gamma năng lượng cao nhưng có độ sáng cực kỳ nhấp nháy. Độ sáng này có thể tăng gấp đôi trong vòng vài phút, theo báo cáo trên tạp chí Nature Communications .

Dạng đặc biệt của chuỗi thay đổi độ sáng là đặc trưng của một quá trình phổ quát được gọi là tái kết nối từ tính, xảy ra trong nhiều vật thể vật lý thiên văn có từ trường mạnh. Hoạt động mặt trời cũng liên quan đến động lực của từ trường và sự kết nối lại. Điều này gần đây đã được chứng minh bằng cách quan sát “lửa trại” trong bầu khí quyển Mặt trời với sứ mệnh “Quỹ đạo Mặt trời” của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA.

Năng lượng tích trữ vô hình đột ngột được giải phóng

Nhưng trở lại với chuẩn tinh 3C279: “Tôi đã thấy cách phân tích dữ liệu cho thấy mô hình kết nối lại từ tính đặc biệt trong đường cong ánh sáng như thế nào. Cảm giác như thể tôi đột nhiên giải mã được một chữ tượng hình trong bảng chữ cái lỗ đen”, Amit Shukla vui vẻ nói.

Trong quá trình kết nối lại, năng lượng ban đầu được lưu trữ vô hình trong từ trường đột nhiên được giải phóng trong nhiều “máy bay phản lực nhỏ”. Trong các phản lực này, các hạt được gia tốc, sau đó tạo ra bức xạ gamma quan sát được. Sự kết nối lại từ tính sẽ giải thích cách năng lượng đến lõi của tia phản lực từ lỗ đen và cuối cùng nó đến từ đâu.

Năng lượng từ lỗ đen quay

Giáo sư Karl Mannheim, người đứng đầu Chủ tịch JMU về Thiên văn học và là đồng tác giả của ấn phẩm, giải thích: “Không thời gian gần lỗ đen trong chuẩn tinh 3C279 buộc phải xoáy xung quanh trong sự corotation. Từ trường được neo vào plasma xung quanh lỗ đen bị trục xuất tia phản lực làm chậm quá trình quay của lỗ đen và chuyển một phần năng lượng quay của nó thành bức xạ. “

Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Würzburg cung cấp . Bản gốc do Robert Emmerich viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.

Tham khảo Tạp chí :

1. A. Shukla, K. Mannheim. Tia gamma bùng phát từ sự tái kết nối từ tính tương đối tính trong phản lực của chuẩn tinh 3C 279 . Truyền thông Thiên nhiên , 2020; 11 (1) DOI: 10.1038 / s41467-020-17912-z