Umelecký dojem z GRB 190114C. (ESA/Hubble, M. Kornmesser) Hovorí o tom populárna koncepcia nič môže uniknúť z a čierna diera . Akonáhle niečo prejde cez horizont udalostí - takzvaný bod, odkiaľ niet návratu - zostane to tam navždy, viazané gravitačným poľom, z ktorého nemôže uniknúť ani svetlo.
Rotujúca čierna diera však generuje obrovské množstvo energie, ktorú možno teoreticky extrahovať z ergosféry, oblasti, ktorá sa nachádza na vonkajšej strane horizontu udalostí. To sa ukázalo obojeteoretickyaexperimentálne- a teraz tím astrofyzikov našiel to, čo považuje za pozorovacie dôkazy.
Dymiaca pištoľ je najsilnejší záblesk gama, aký sme kedy zaznamenali,GRB 190114C, kolosálna erupcia dosahujúca približne bilión elektrónvoltov (1 TeV) zo vzdialenosti 4,5 miliardy svetelných rokov.
Gama záblesky, najsilnejšie prechodné objekty na oblohe, uvoľňujú energiu až do 1054erg už za pár sekúnd,“ povedal astrofyzik Remo Ruffini z Medzinárodného centra pre sieť relativistickej astrofyziky (ICRANet) so sídlom v Taliansku.
„Ich svietivosť v gama žiarení v časovom intervale udalosti je taká veľká ako svietivosť všetkých hviezd pozorovateľného vesmíru! Predpokladalo sa, že záblesky gama žiarenia sú poháňané doteraz neznámym mechanizmom, hviezdnou hmotnosťou čierne diery .'
Minulý rok Ruffini a jeho kolegovia prišli s riešením tohto mechanizmu - proces, ktorý nazvali a binárne riadená hypernova .
Začína to tesným binárnym systémom pozostávajúcim z uhlíkovo-kyslíkovej hviezdy na konci svojho života a a neutrónová hviezda . Keď uhlíkovo-kyslíková hviezda prejde do supernovy, vyvrhnutý materiál môže byť rýchlo vyvrhnutý sprievodnou neutrónovou hviezdou. Tento spoločník teda prejde kritickým hmotnostným bodom a zrúti sa do čiernej diery, ktorá spustí výbuch gama lúčov, ako aj výtrysky materiálu zo svojich pólov takmer rýchlosťou svetla.
(Jadro uhlíkovo-kyslíkovej hviezdy sa zrúti na druhú neutrónovú hviezdu, výsledkom čoho je dvojhviezda čierna diera-neutrónová hviezda.)
teraz v novom papieri Ruffini a jeho kolegovia na čele s Rahimom Moradim z ICRANet opísali mechanizmus, ktorý môže spustiť taký vysokoenergetický gama záblesk: zrýchlenie častíc pozdĺž magnetických siločiar zdedených od materskej neutrónovej hviezdy čiernej diery. Toto magnetické pole extrahuje rotačnú energiu z ergosféry čiernej diery.
'Nový motor predstavený v novej publikácii,' vysvetlil Ruffini , 'uskutočňuje prácu prostredníctvom čisto všeobecného relativistického, gravito-elektrodynamického procesu: rotujúca čierna diera, ktorá interaguje s okolitým magnetickým poľom, vytvára elektrické pole, ktoré urýchľuje okolité elektróny na ultravysoké energie, čo vedie k vysokoenergetickému žiareniu a ultravysokej energii. kozmické lúče.“
Relativistické výtrysky alebo výtrysky blízke rýchlosti svetla nie sú nezvyčajné v aktívnych galaktických jadrách, supermasívnych monštrách čiernej diery v jadrách galaxií. Predpokladá sa, že tieto prúdy vznikajú z procesu narastania, ktorý prebieha nasledovne.
Okolo aktívnej čiernej diery víri obrovský disk materiálu, ktorý do nej padá z vnútorného okraja, no nie všetok tento materiál dopadá na čiernu dieru. Astronómovia sa domnievajú, že časť z nich je lievikovitá a urýchľovaná pozdĺž magnetických siločiar okolo vonkajšej strany čiernej diery k pólom, kde je vypustená do vesmíru vo forme kolimované trysky .
Viemečierne dieryaneutrónové hviezdymôžu mať silné magnetické polia a dôkazy naznačujú, že môžu pôsobiť ako a synchrotrón (druh urýchľovača častíc). Dôkazy tiež naznačuje že synchrotrón magnetického poľa hrá úlohu pri spúšťaní gama záblesku počas tvorby čiernej diery.
Štúdiom GRB 190114C našli Moradi a jeho tím podobný mechanizmus – ale namiesto kontinuálneho emisného procesu ide o diskrétny, stále sa opakujúci proces, pri ktorom sa zakaždým uvoľní kvantum energie čiernej diery na produkciu pozorovanej emisie gama žiarenia po gama záblesk.
Na základe pozorovaní GRB 190114C sa tímu podarilo zrekonštruovať sled udalostí.
Z uhlíkovo-kyslíkovej hviezdy sa stane supernova, zatiaľ čo jadro sa zrúti na neutrónovú hviezdu; časť tohto vyvrhnutého materiálu padá späť na novovytvorenú neutrónovú hviezdu a vytvára röntgenovú žiaru - ako to pozoroval teleskop Swift.
Časť materiálu tiež padá na spoločníka neutrónovej hviezdy, čím sa posúva nad hmotnostný limit, aby vytvorila čiernu dieru - tento proces by bol hladký a trval by len 1,99 sekundy. Potom materiál naďalej padá na novovytvorenú čiernu dieru a vytvára záblesk gama žiarenia od 1,99 do 3,99 sekundy.
Nakoniec, viac materiálu dopadajúceho na čiernu dieru má za následok vznik výtryskov a gama žiarenia v rozsahu gigaelektrónvoltov z extrakcie rotačnej energie.
Iní vedci môžu nesúhlasiť so zisteniami; tím minulý rok zistil, že záblesk gama žiarenia bol výsledkom a kolabujúce magnetické pole , napríklad. Dokonca to nemusí platiť pre všetky gama záblesky. Napriek tomu sa zdá, že všetky časti veľmi presne zapadajú do pozorovaní GRB 190114C.
'Dôkaz, že môžeme použiť extrahovateľnú rotačnú energiu čiernej diery na vysvetlenie vysokoenergetických vyžarovaných emisií gama zábleskov a aktívnych galaktických jadier, je osamotený,' povedal Ruffini .
'Dlhý pochod postupného teoretického pokroku a novej fyziky objavenej pomocou pozorovaní GRB priviedol k tomuto výsledku, na ktorý sa [očakávalo] asi 50 rokov relativistickej astrofyziky.'
Výskum bol publikovaný v r Astronómia a astrofyzika .