לחור שחור מסיבי יש שדה מגנטי חלש באופן מפתיע

חומר סינון חור שחור מכוכב שכן

החומר מאבד מומנטום זוויתי כשהוא מסתובב לעבר חור שחור, ומעביר אנרגיה דרך השדה המגנטי אל קורונה של החור השחור. (קרדיט תמונה: מייקל מק'אלר/חדשות UF)



האזור סביב חור שחור הוא מגרש משחקים של כוחות ואנרגיות עצומות. כעת, אסטרונומים מדדו את השדה המגנטי המקיף חור שחור הנמצא במרחק של כ -8,000 שנות אור משם, ומצאו שהוא חלש פי אלפי משחשבו שהוא יהיה. התוצאות אישרו מודלים בני חורים שחורים בני עשרות שנים וחשפו חידות חדשות הדורשות הסבר.



החור השחור V404 Cygni קטן יחסית, רק פי 10 ממסת השמש שלנו. חורים שחורים יכולים להגיע למיליוני או מיליארדי מסות שמש. החפץ ממוקם גם קרוב יחסית לכדור הארץ. 'אם אתה חושב על הגלקסיה כאזור מטרופולין, היא לא נמצאת בשכונה שלנו, אבל היא נמצאת בפרבר שלנו', אמר האסטרונום של אוניברסיטת פלורידה, סטיב אייקנברי, שהוביל את המחקר עם הדוקטורנט שלו יגית דלילאר, ל- guesswhozoo.com. צוות המדענים גילה כי השדה המגנטי המקיף את V404 Cygni מודד רק 500 גאוס. הם ציפו לעוצמות שדה גדולות בארבע סדרי גודל. לעיון, השדה המגנטי של כדור הארץ הוא סביב 0.5 גאוס, ומגנט מקרר טיפוסי נע בין 50 ל -100 גאוס. המחקר הוא מפורט בכתב העת Science היום (7 בדצמבר).

V404 Cygni הוא חומר סינון מהכוכב הנלווה שהוא מעט קטן מהשמש של כדור הארץ. החומר יוצר מה שמדענים מכנים דיסק צבירה, המסתובב סביב החור השחור במהירויות גבוהות וטמפרטורות של מיליוני מעלות. באנרגיות אלה, האטומים מאבדים את האלקטרונים שלהם ויוצרים מערבולת של חלקיקים טעונים, דינמו היוצר שדות מגנטיים חזקים. [קָשׁוּר: שדות מגנטיים נושאים חומר לתוך חורים שחורים ]



דומה ל תהליכים בעבודה בשמש שלנו , השדה המגנטי הזה מעמיס על חלקיקים בקורונה החריפה המקיפה את החור השחור. זה בעצם הופך את המערכת למאיץ חלקיקים קוסמי, המקציף חלקיקים בקורונה לאנרגיות יחסיות, אמר אייקנברי. אלה מהירות כל כך מהירה עד שהמסה והאנרגיה מתחילים לטשטש. הקורונה משמשת כבסיס לסילוני חומר עצומים היורים לאורך ציר הסיבוב של החור השחור.

'אנו חושבים שהכל באמת חלק מאותה תופעה - שקורונה ממוגנת, לדעתנו, נחוצה לייצור מטוס', אמר אייקנברי.

מנבא התפרצות של חור שחור

בשנת 1989 התפרץ V404 Cygni עם פעילות רנטגן במשך מספר שבועות, מה שהוביל להמולה של מחקר. כריס דון, מאוניברסיטת דורהאם באנגליה, המציא מודל של המערכת שחזה שהחור השחור יתלקח שוב בעוד 25 עד 30 שנה. זה יקרה כאשר חומר בנוי בחלק החיצוני של דיסק ההצטברות יציף פנימה, אמרה הדוגמנית שלה. וביוני 2015 הוכחה שהיא צודקת.



'היא עשתה דבר נדיר מאוד לתיאורטיקנים ולמעשה ניבאה תחזית, והיא התגשמה', אמר אייקנברי.

בהתבסס על התחזיות של Done, המדענים היו מוכנים כאשר V404 Cygni התעורר מחדש. הם כיוונו שפע של מכשירים לכיוון החור השחור, כולל טלסקופ החלל NuSTAR של נאס'א , טלסקופ וויליאם הרשל והגראן טלסקופיו גראן באורך 34 מטרים באיים הקנריים, באמצעות ניסוי המצלמות אינפרא אדום של קנריה, שתוכנן ונבנה על ידי סטודנטים לתואר שני באוניברסיטה ופוסט-דוקטורט.

האמן הזה



עיבודו של אמן זה ממחיש כיצד קורונה של חור שחור (המתואר בסגול מפושט) עשויה להסתובב כדי ליצור סילון בעל אנרגיה גבוהה המסתלק מהמערכת.(אשראי תמונה: NASA/JPL-Caltech)

ב -25 ביוני, כעבור יום אחד לאירוע של שבועיים, התהליך המניע את הקורונה נעצר בפתאומיות לכמה דקות, וחלקיקי הקורונה החלו לאבד אנרגיה. דלילאר ציין בפני אייקנברי כי פליטת האור נמוגה באותו קצב שהיתה במאיץ חלקיקים מופעל כאן על כדור הארץ. כלומר, חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה יותר איבדו את האנרגיה שלהם מהר יותר, ובכך פלטו אור בעל אנרגיה גבוהה יותר, אמר אייקנברי.

סינכרוטרון בחלל?

בתוך מאיצי החלקיקים הגדולים ביותר של המדענים, הנקראים סינכרוטרונים , שדה מגנטי חזק שומר על חלקיקים טעונים ששוטפים סביב המכונות העגולות. כוחו של שדה זה קובע כמה מהר החלקיקים מקרינים אנרגיה. אז, כאשר V404 Cygni השתתק לפתע, אייקנברי ודאללאר השתמשו באותן משוואות כדי לקבוע את השדה המגנטי של החור השחור. הם ניצלו את הזמן שנדרש לאור בחלקים שונים של הספקטרום להתפוגג כדי לחשב את חוזק השדה המגנטי של החורים השחורים. הדיוק היה מדהים, אמרו החוקרים.

'מעל גורם של 100,000 באנרגיה, ו [על פני] חמש להקות שונות, [המדידות] נותנות לך בדיוק את אותו מספר בכל פעם', אמר אייקנברי. 'מעולם לא ראיתי משהו נקי בחיי.' [ חידון חור שחור: בדוק את הידע שלך בחלל ]

חלקיקי חורים שחורים בורחים

בסופו של דבר, ממצא זה מאשר כי המודל שהמדענים השתמשו בו במשך עשרות שנים הוא מדויק, אמר אייקנברי. דיסק הצבירה והקורונה מתפקדים כסינכרוטרון, כאשר הדיסק ממריץ את הקורונה. וכל זה תורם להיווצרות מטוסים.

אבל מדענים עדיין לא מבינים את המנגנון המדויק שבאמצעותו זה קורה, אמר אייקנברי. יתר על כן, הוא ודאלילר גילו כי השדה המגנטי של V404 Cygni מודד בסך הכל 500 גאוס בסך הכל. 'רוב התיאוריות שאני מכיר מעוררות שדות מגנטיים של מיליון גאוס, או 10 מיליון או 100 מיליון גאוס', אמר אייקנברי.

האנרגיה של סילון החור השחור פרופורציונלית לשדה המגנטי שלו בריבוע, כך שאפילו טעות קטנה בכוח השדה תוביל לפער עצום בין מדעני הכוח שצופים במטוסים לבין המספרים שהם מחשבים, אמר אייקנברי. הוא הוסיף כי הוא משער שמשהו מגביר את השדה המגנטי של הקורונה במרכז, ממש בבסיס המטוסים, ומעלה אותו לעוצמות שהמדענים מצפים שנדרשים לשיגור המטוסים.

'זה בדיוק מה שאנחנו באמצע [בדיקות] כרגע,' אמר אייקנברי. 'שמור על זה בעוד שישה חודשים נוספים.'

שלח דוא'ל עם האריסון טאסוף לכתובת htasoff@guesswhozoo.com או עקוב אחריו @harrisontasoff . עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ . מאמר מקורי בנושא guesswhozoo.com .