Kredit:Tohoku University
Galaxer, inklusive vår Vintergatan, har supermassiva svarta hål i sina centra, och deras massor är miljoner till miljarder gånger större än solen. Vissa supermassiva svarta hål lanserar snabbrörliga plasmautflöden som sänder ut starka radiosignaler, så kallade radiojets.
Radiojets upptäcktes först på 1970-talet. Men mycket är fortfarande okänt om hur de produceras, särskilt deras energikälla och plasmaladdningsmekanism.
Nyligen upptäckte Event Horizon Telescope Collaboration radiobilder av ett närliggande svart hål i mitten av den jättelika elliptiska galaxen M87. Observationen stödde teorin att det svarta hålets spinn driver radiojetstrålar men gjorde lite för att klargöra plasmaladdningsmekanismen.
Nu har ett forskarlag, ledd av astrofysiker vid Tohoku University, föreslagit ett lovande scenario som klargör plasmaladdningsmekanismen i radiojetstrålar.
Nyligen genomförda studier har hävdat att svarta hål är mycket magnetiserade eftersom magnetiserad plasma inuti galaxer bär magnetfält in i det svarta hålet. Sedan frigör närliggande magnetisk energi tillfälligt sin energi via magnetisk återanslutning, vilket aktiverar plasman som omger det svarta hålet. Denna magnetiska återanslutning tillhandahåller energikällan för solflammor.
Plasma i solflammor avger ultraviolett strålning och röntgenstrålar; medan den magnetiska återkopplingen runt det svarta hålet kan orsaka gammastrålning eftersom den frigjorda energin per plasmapartikel är mycket högre än den för en solfloss.
Det aktuella scenariot föreslår att de utsända gammastrålarna interagerar med varandra och producerar rikliga elektron-positronpar, som laddas in i radiostrålarna.
Detta förklarar den stora mängd plasma som observerats i radiostrålar, i linje med M87-observationerna. Dessutom noterar scenariot att radiosignalstyrkorna varierar från svart hål till svart hål. Radiojetstrålar runt Sgr A* – det supermassiva svarta hålet i vår Vintergatan – är till exempel för svaga och omöjliga att upptäcka av nuvarande radioanläggningar.
Dessutom förutsäger scenariot kortvarig röntgenstrålning när plasma laddas i radiostrålar. Dessa röntgensignaler saknas med nuvarande röntgendetektorer, men de kan observeras av planerade röntgendetektorer.
"Under detta scenario kommer framtida röntgenastronomi att kunna nysta upp plasmaladdningsmekanismen till radiojetstrålar, ett långvarigt mysterium med svarta hål", säger Shigeo Kimura, huvudförfattare till studien.
Detaljer om Kimura och hans teams forskning publicerades i The Astrophysical Journal Letters den 29 september 2022. + Utforska vidare
