Στις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αρέσει να φορούν ντόνατς αερίου — και μάθαμε γιατί

Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες δεν σχηματίζουν πραγματικά «ντόνατς» σκόνης — οι δομές που περιβάλλουν αυτά τα σώματα μοιάζουν περισσότερο με συντριβάνια γαλαξιακής ύλης, αποκαλύπτει νέα έρευνα.

Προσομοιώσεις σε υπολογιστή και νέες παρατηρήσεις από τη Συστοιχία Μεγάλου Χιλιοστού/Υποχιλιοστού Atacama (ALMA) υποδηλώνουν ότι οι δακτύλιοι συσσώρευσης αερίου γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SBH) δεν έχουν καθόλου σχήμα δακτυλίου. Αντίθετα, το αέριο που αποβάλλεται από το SBM αλληλεπιδρά με την εισερχόμενη ύλη για να δημιουργήσει ένα περίπλοκο μοτίβο κυκλοφορίας — ένα που οι συγγραφείς παρομοιάζουν με ένα σιντριβάνι.

Πίδακες ύλης

Οι περισσότεροι γαλαξίες περιστρέφονται γύρω από έναν SBH. Αυτά τα αντικείμενα μπορεί να είναι εκατομμύρια, ακόμη και δισεκατομμύρια φορές πιο βαριά από τον Ήλιο, και συνενώνουν γαλαξίες μέσω της καθαρής βαρυτικής δύναμης. Ορισμένα από αυτά τα SBH καταναλώνουν ενεργά νέο υλικό. Μέχρι στιγμής, η κοινή σοφία πίστευε ότι αντί να πέφτει απευθείας μέσα, η ύλη δημιουργείται γύρω από μια ενεργή μαύρη τρύπα σε μια δομή σε σχήμα ντόνατ ή δακτυλίου.

Δεν ήταν πολύ μακριά από την αλήθεια, αλλά, αποκαλύπτει νέα έρευνα, δεν ήταν ούτε επί τόπου. Μια μελέτη με επικεφαλής τον Takuma Izumi, ερευνητή στο Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας (NAOJ), αναφέρει ότι αυτό το «ντόνατ» δεν είναι στην πραγματικότητα μια άκαμπτη δομή, αλλά μια πολύπλοκη συλλογή από εξαιρετικά δυναμικά αέρια συστατικά.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο ALMA για να παρατηρήσουν τον Γαλαξία Circinus και το SBH στο κέντρο του — το οποίο απέχει περίπου 14 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Στη συνέχεια συνέκριναν τις παρατηρήσεις τους με υπολογιστικά μοντέλα αερίου που πέφτουν προς μια μαύρη τρύπα. Αυτές οι προσομοιώσεις εκτελέστηκαν χρησιμοποιώντας τον υπερυπολογιστή Cray XC30 ATERUI που λειτουργεί από την NAOJ.

Συνολικά, η ομάδα διαπίστωσε ότι υπάρχει ένα εκπληκτικό επίπεδο αλληλεπίδρασης μεταξύ των αερίων σε αυτή τη δομή. Το ψυχρό μοριακό αέριο πέφτει πρώτα προς τη μαύρη τρύπα για να σχηματίσει έναν δίσκο κοντά στο επίπεδο περιστροφής. Το να είναι τόσο κοντά σε μια μαύρη τρύπα θερμαίνει το αέριο μέχρι τα άτομά του να διασπαστούν σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Δεν καταπίνονται όλα αυτά τα προϊόντα από τη μαύρη τρύπα. Μερικοί αντ 'αυτού εκδιώκονται πάνω και κάτω από το δίσκο, αλλά στη συνέχεια παγιδεύονται από την τεράστια βαρυτική παρουσία του SBH, πέφτοντας πίσω στον δίσκο.

Αυτά τα τρία συστατικά κυκλοφορούν συνεχώς, εξηγεί η ομάδα. Η αλληλεπίδρασή τους δημιουργεί τρισδιάστατες ροές εξαιρετικά τυρβώδους ύλης γύρω από τη μαύρη τρύπα.

Η ομάδα λέει ότι το έγγραφό της εξηγεί τελικά πώς σχηματίζονται δομές σε σχήμα ντόνατ γύρω από ενεργές μαύρες τρύπες και, σύμφωνα με τον Izumi, θα «ξαναγράψει τα σχολικά βιβλία της αστρονομίας».

Το χαρτί "Περικυκλικό πολυφασικό αέριο στον γαλαξία Circinus. II. The Molecular and Atomic Obscuring Structures Revealed with ALMA» δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal .