Att möta ett svart hål skulle vara en skrämmande möjlighet för vår planet. Vi vet att dessa kosmiska monster våldsamt slukar alla föremål som kommer för nära deras "händelsehorisont" - den sista chansen att fly. Men även om svarta hål driver några av de mest energiska fenomenen i universum, fysiken i deras beteende, inklusive hur de matar, förblir hett debatterad.

Särskilt, förhållandena nära det svarta hålet och rollen av dess magnetiska fält anses vara nyckeln, men är notoriskt svåra att undersöka i avlägsna kosmiska system. Nu har ett internationellt team av astronomer för första gången mätt de exakta magnetfältsegenskaperna nära ett svart hål i vår egen Vintergatans galax.

Resultaten av studien, publiceras i Vetenskap , kan hjälpa oss att bättre förstå den mystiska processen genom vilken svarta hål sväljer materia och växer.

Matematiskt förutspådd från Einsteins teori om allmän relativitet, vi tror nu att svarta hål finns i en mängd olika storlekar. Supermassiva svarta hål – med en miljon till en miljard gånger vår sols massa och ungefär lika stor som vårt solsystem i omfattning – tros ligga i hjärtat av alla massiva galaxer och kommer sannolikt att spela en avgörande roll i bildningen och galaxernas utveckling.

I den andra ytterligheten, det finns svarta hål som bara är lite mer massiva än vår sol, men som finns i ett område bara några kilometer tvärs över. De bildas i de katastrofala dödsfallen av massiva stjärnor eller sammanslagning av täta stjärnrester som neutronstjärnor eller en neutronstjärna som kolliderar med ett annat stjärnstjärnasvart hål. När de smälter samman, de producerar gravitationsvågor.

Studier av gammastrålningskurar (ljusskurar med mycket hög energi) har tidigare antytt att storskaliga magnetfält kan bildas nära svarta hål och få strålar av laddad gas att fly från dem. En liknande mekanism förväntas för supermassiva svarta hålssystem, som lanserar jetplan som sprider sig över avstånd på miljontals ljusår och är synliga för nätverk av radioteleskop som Very Large Array. Dock, även det närmaste supermassiva svarta hålet är nästan 30, 000 ljusår från oss, så det är tekniskt utmanande att undersöka deras magnetfält.

Kosmisk rapning

Den nya studien tittar på ett svart hål som ligger bara 8, 000 ljusår från jorden, del av ett "binärt system", kallad V404 Cygni. Detta består av ett svart hål med massan av tio solar och en stjärna som liknar vår egen sol (men något svalare), som kretsar runt varandra var 6,5 dag. I sådana system, material från stjärnan kan falla mot det medföljande svarta hålet för att gradvis sväljas av det.

På sin resa, saken värms upp, lyser starkt och – i närvaro av magnetiska fält – kan en del av det kastas tillbaka ut i rymden i form av en fokuserad stråle av laddad gas (plasma) eller jetstrålar med bulkhastigheter nära ljusets. Exakt hur magnetfälten orsakar denna effekt är fortfarande okänt. Lyckligtvis, fläckarna tenderar att vara långlivade och deras ljusstyrka kan övervakas från jorden.

Den 15 juni, 2015, V404 Cygni producerade ett sådant utbrott – analogt med flammor sett från solen – som varade i två veckor. Laget, som omedelbart riktade ett antal olika teleskop mot den, märkte sedan att systemets ljusstyrka minskade plötsligt och oväntat runt 25 juni över ljusfrekvenser som sträcker sig från röntgenstrålar till infrarött.

De insåg att denna kraftiga minskning av ljusstyrkan signalerade att systemet svalnade. Genom att jämföra denna minskning i ljusstyrka med modeller som förutsäger hur elektroner producerar ljus och förlorar energi – cool – när de spirar runt magnetfältslinjer, teamet kunde göra en mycket exakt uppskattning av styrkan hos magnetfältet. Vid 461 Gauss (ett mått på magnetism), detta är mycket svagare än förväntat – bara tio gånger starkare än en typisk kylskåpsmagnet.

Genom att studera hur ljusets egenskaper berodde på frekvens och tid, de visade att området från vilket ljuset sänds ut inte expanderade, som man kan förvänta sig om ärendet i denna region ingick i ett jetutflöde. Istället, forskningen visar att det finns en het gloria av laddade partiklar som hålls på plats av ett magnetfält runt det svarta hålet. Det långsiktiga ödet för denna halogas är okänt, men det kan anses vara en av de sista mellanstationerna för bränsle att nå det svarta hålet och, om det kyls ytterligare, i slutändan kan mata själva det svarta hålet.

Detta arbete är viktigt eftersom det lägger grunden för framtida studier av detta spännande system för att upptäcka hur svarta hål matas och hur, om övermatad, de kan "rapa" genom att skjuta upp fokuserade strålar eller jetstrålar. Lyckligtvis, V404 Cygni är tillräckligt nära för att vara ett idealiskt laboratorium för framtida studier av matning av svarta hål och kosmisk matsmältningsbesvär, men tillräckligt långt från jorden för att inte vara ett hot mot oss.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.