Svarta hål är i centrum för nästan alla galaxer som hittills har studerats. De har en ofattbart stor massa och drar därför till sig materia, gas och till och med ljus. Men de kan också sända ut materia i form av plasmastrålar — en sorts plasmastråle som skjuts ut från galaxens centrum med enorm energi. En plasmastråle kan sträcka sig flera hundra tusen ljusår långt ut i rymden.

När denna intensiva strålning sänds ut, det svarta hålet förblir dolt eftersom ljusstrålarna nära det är kraftigt böjda, vilket leder till uppkomsten av en skugga. Detta rapporterades nyligen av forskare från Event Horizon Telescope (EHT) samarbete för det massiva svarta hålet i den jättelika ellipsgalaxen M87.

I kvasar 3C279 – också ett svart hål – hittade EHT-teamet ett annat fenomen:På ett avstånd av mer än tusen gånger skuggan av det svarta hålet, kärnan i en plasmajet lyste plötsligt upp. Hur energin för denna jet skulle kunna ta sig dit som genom en osynlig skorsten var ännu inte känt.

Extremt flimrande gammastrålning upptäckt

Denna kvasar har nu observerats med NASAs rymdteleskop Fermi-LAT av astrofysikern Amit Shukla, som fram till 2018 forskat vid Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg i Bayern, Tyskland. Han arbetar nu på Indian Institute of Technology i Indore. Shukla upptäckte att kärnan i jetplanet, som hittades i millimetervåglängdsområdet, sänder även ut högenergi gammastrålning, men med en extremt flimrande ljusstyrka. Denna ljusstyrka kan fördubblas inom några minuter, som rapporterats i tidskriften Naturkommunikation .

Det speciella mönstret för sekvensen av ljusstyrkeförändringar är karakteristiskt för en universell process som kallas magnetisk återkoppling, som förekommer i många astrofysiska objekt med starka magnetfält. Solaktivitet har också att göra med dynamiken i magnetfält och återkoppling. Detta demonstrerades nyligen genom att observera "lägereldar" i solatmosfären med uppdraget Solar Orbiter från Europeiska rymdorganisationen ESA.

Osynligt lagrad energi frigörs plötsligt

Men tillbaka till kvasaren 3C279:"Jag såg hur analysen av data avslöjade det speciella mönstret av magnetisk återkoppling i ljuskurvan. Det kändes som om jag plötsligt hade dechiffrerat en hieroglyf i det svarta hålets alfabet, säger Amit Shukla.

Under återanslutningen, energi som initialt lagras osynligt i magnetfältet frigörs plötsligt i många "minijetstrålar". I dessa jets, partiklar accelereras, som sedan producerar den observerade gammastrålningen. Magnetisk återkoppling skulle förklara hur energin når strålens kärna från det svarta hålet och var den i slutändan kommer ifrån.

Energi från det snurrande svarta hålet

Professor Karl Mannheim, chef för JMU Chair of Astronomy och medförfattare till publikationen, förklarar "Rymden nära det svarta hålet i kvasaren 3C279 tvingas att virvla runt i samrotation. Magnetiska fält förankrade i plasman runt det svarta hålet driver ut strålen och saktar ner det svarta hålets rotation och omvandlar en del av dess rotationsenergi till strålning."