Sorte hull, de foruroligende singularitetene som sitter på stupet til det kjente og det ukjente, overrasket oss stadig med deres oppførsel. Som organisasjoner som Event Horizon Telescope har gjort det klart, er det mye vi ikke vet om hullene, og verre enn det vet vi ikke engang hvor mye vi ikke vet.
Nå har forskere observert et nytt fenomen som tilfører mystikken av det sorte hullet: et raskt snurrende svart hull som kaster ut enorme klumper av plasma.
Det aktuelle sorte hullet er en del av et binært par som heter V404 Cygni. Det sorte hullet spiser sin følgesvennstjerne, suger massen inn i skilleplaten, og deretter kaster det ut materiale via to jetfly. Dette er ikke uvanlig for et svart hull, selv om ikke alle har jetfly. Men det som er uvanlig er tidspunktet for materialet som kastes ut av jetflyene. I stedet for en jevn strøm, kommer materialet ut i klatter.
V404 Cygni ligger omtrent 8000 lysår unna Jorden. Det ble først oppdaget i 1989 da det utviste et enormt utbrudd av høyt energi-materiale og stråling. Da falt den i dvale i 26 år.
I 2015 blusset den opp igjen, og European Space Agency (ESA) INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) satellitt var i stand til å studere den i høyenergi-gammastråler. Det ble den lyseste gjenstanden på himmelen i gammastråler. Den gang sa INTEGRAL prosjektforsker Erik Kuulkers:Oppførselen til denne kilden er ekstraordinær for øyeblikket, med gjentatte sterke lysglimt på tidsskalaer som er kortere enn en time, noe som sjelden blir sett i andre sorte hullsystemer.”
Hva skjedde?
Det er nyttig å se på hvordan sorte hull som denne vanligvis fungerer. Det enorme tyngdekraften i det sorte hullet trekker materiale bort fra følgesstjernen inn i akkresjonsskiven. Akkresjonsskiven snurrer, oppvarmer materialet og får det til å "skinne." Noe av materialet når aldri det sorte hullet og sendes ut via jetfly.
Spol frem til nå, og en ny studie basert på data samlet i løpet av 2015-utbruddet av flere observatorier gir en forklaring.
“Under utbruddet observerte vi detaljer om jetutslippene når materiale kastes ut i veldig høy hastighet fra nærheten av det sorte hullet, Sier Simone Migliari, en astrofysiker ved ESA som er medforfatter på papiret. “Vi kan se jetfly skyte ut i forskjellige retninger på en tidsskala på under en time, noe som betyr at de indre områdene i systemet roterer ganske raskt.”
Ja, det sorte hullet spiser sin følgesvennstjerne, suger materialet inn i aksjonsdisken. Og ja, noe av materialet på disken blir utvist i jetfly. Men ifølge studien skjer dette bare i utbrudd fordi det av en eller annen grunn er sorte hullet feiljustert med sin egen aksjonsdiskett.
"Det som er annerledes i V404 Cygni, er at vi tror skiven til materiale og det sorte hullet er feiljustert, Sier førsteamanuensis James Miller-Jones fra International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) ved Curtin University, Australia, som er hovedforfatter av den nye artikkelen.
“Dette ser ut til å føre til at den indre delen av platen vingler som en snurrende topp som bremser, og skyter ut i forskjellige retninger når den endrer retning.”
Surringen betyr at materiale ikke faller ned i det sorte hullet med en jevn hastighet. Når det er utbrudd, betyr det at en stor mengde materiale har falt ned i hullet på kort tid. Det øker mengden materiale i akkresjonsskiven som forårsaker et energiutbrudd.
INTEGRAL var integrert i denne studien fordi den så på V404 Cygni i fire uker. Andre observatorier kunne bare se noen timer. INTEGRALs observasjoner tillot forskere å finne ut mekanikken i det sorte hullet, dets geometri og energinivåer, og gjøre koblingen mellom innstrømmende og utstrømmende materiale.
“Med INTEGRAL kunne vi fortsette å se på V404 Cygni kontinuerlig i fire uker, mens andre høyenergisatellitter bare kunne ta kortere øyeblikksbilder, Sier Erik Kuulkers, INTEGRAL prosjektforsker ved ESA.
“Røntgendata støtte en modell der den indre delen av tilskuddsplaten vippes i forhold til resten av systemet, mest sannsynlig på grunn av at dreining av det svarte hullet er skrått i forhold til følgesstjernens bane, Forklarer Simone.
Spørsmålet gjenstår, hvorfor blir det feiljustert?
Det er bare noen foreløpige gjetninger om årsaken til feiljusteringen. Det kan ha vært en supernova.
Siden selve det sorte hullet ble opprettet av en supernova, kan det første sparket ha ført til at hullet og det indre segmentet på aksjonsskiven ble feiljustert. Det er hva simuleringer viser, uansett.
“Resultatene vil passe inn i et scenario, også studert i nylige datasimuleringer, hvor akkresjonsstrømmen i nærheten av det sorte hullet og dysene kan rotere sammen, Sier Kuulkers.
“Vi kan forvente lignende dynamikk i ethvert sterkt tiltredende svart hull hvis spinn er feiljustert med den innstrømmende gassen, og vi må ta hensyn til varierende jethylingsvinkler når vi tolker observasjoner av sorte hull over hele universet.”
Kilder:
- Forskningsoppgave: En raskt skiftende jetorientering i det stjernemasse sorte hullsystemet VG404 Cygni
- Pressemelding: Et spyttende svart hull
- ESAs INTEGRAL Mission
- Pressemelding: Monster Black Hole våkner opp etter 26 år
