Μια νέα θεωρία για το πώς φωτίζονται τα μαύρα τρύπες και τα νετρονίων

Μια ομάδα με επικεφαλής τους ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Tübingen στη Γερμανία έχει αναπτύξει μια νέα θεωρία που εξηγεί πώς θα προβλέπουν οι μαύρες τρύπες και τα αστέρια νετρονίων πέρα ​​από αυτό που θα προβλέπουν η κλασσική φυσική.

Η νέα θεωρία, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, υποδηλώνει ότι η παρατηρούμενη φωτεινότητα αυτών των αντικειμένων μπορεί να αποδοθεί στην παρουσία ενός κορώνα πλάσματος που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα ή το αστέρι νετρονίων. Αυτή η κορώνα θερμαίνεται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες λόγω των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με τη μαύρη τρύπα ή το αστέρι νετρονίων, την εκπέμποντας ακτίνες Χ και τις ακτίνες γάμμα.

Προηγουμένως, θεωρήθηκε ότι αυτά τα αντικείμενα εκπέμπουν κυρίως ακτινοβολία μέσω θερμικών διεργασιών, όπως η εκπομπή θερμικών φωτονίων από την επιφάνεια. Ωστόσο, η νέα θεωρία υποδηλώνει ότι οι μη θερμικές διεργασίες, όπως η επιτάχυνση των σωματιδίων στην κορώνα, διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην παραγωγή της παρατηρούμενης φωτεινότητας.

Η παρουσία ενός κορώνα που περιβάλλει τις μαύρες τρύπες και τα αστέρια νετρονίων υποστηρίζεται από παρατηρήσεις από τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένου του παρατηρητηρίου ακτίνων Χ της NASA και του δορυφόρου XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας. Αυτές οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν την ύπαρξη εκπομπής ακτίνων Χ και ακτίνων γάμμα από αυτά τα αντικείμενα, τα οποία δεν μπορούν να εξηγηθούν πλήρως από τις θερμικές διεργασίες μόνο.

Το κορώνα θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται μαγνητική επανασύνδεση, όπου τα μαγνητικά πεδία αλληλεπιδρούν και απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί ένα ζεστό, διάχυτο πλάσμα που εκπέμπει ακτινοβολία στις ακτίνες Χ και τις ζώνες ακτίνων γάμμα. Η ενέργεια για μαγνητική επανασύνδεση προέρχεται από την περιστροφική ενέργεια της μαύρης οπής ή του αστέρι νετρονίων.

Η θεωρία έχει συνέπειες για την κατανόηση της φυσικής των μαύρων οπών και των αστεριών νετρονίων και των διαδικασιών που οδηγούν την εκπομπή τους. Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει να εξηγηθεί η παρατηρούμενη φωτεινότητα άλλων συμπαγών αντικειμένων, όπως οι λευκοί νάνοι και οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες.

Απαιτούνται περαιτέρω παρατηρήσεις για να επικυρωθεί η νέα θεωρία και να αποκτηθεί μια βαθύτερη κατανόηση των διαδικασιών που είναι υπεύθυνες για τη φωτεινότητα των μαύρων οπών και των αστεριών νετρονίων. Οι επερχόμενες εκτοξεύσεις των τηλεσκοπίων επόμενης γενιάς, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb και το παρατηρητήριο ακτίνων Χ Αθηνών, αναμένεται να παρέχουν πολύτιμες γνώσεις σε αυτά τα συναρπαστικά αντικείμενα.