14:20 2024-03-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Modelarea jetului lui M87: De ce jeturile de găuri negre strălucesc și străpung cerul cosmic?
_ Modelarea avionului M87: De ce jeturile de găuri negre strălucesc și străpung cerul cosmic?
O echipă internațională condusă de Dr. Yuan Feng de la Observatorul Astronomic din Shanghai al Academiei Chineze de Științe a investigat validitatea celor două modele principale de găuri negre jeturi, calculând radiația prezisă de aceste modele și comparând-o cu observațiile avioanului M87 și a constatat că modelul de „extracție a energiei de rotație a găurii negre” a prezis cu exactitate jeturile observate, în timp ce modelul de „extracție a energiei de rotație a discului de acreție” a avut probleme. pentru a explica rezultatele observației.
Electronii radianți sunt accelerați prin reconectarea magnetică în jeturile de găuri negre, care este probabil determinată de „erupții magnetice” din discul de acreție. Studiul a fost publicat în Science Advances.
Găurile negre sunt corpuri cerești extraordinar de deosebite din univers, care posedă o forță gravitațională extrem de puternică, de care nici măcar lumina nu poate scăpa în raza lor, cunoscută sub numele de orizont de evenimente.
Cu toate acestea, cu mai bine de un secol în urmă, observațiile au arătat că chiar dincolo de orizontul evenimentelor găurii negre, la o distanță foarte apropiată, gaura neagră ar putea emite fluxuri puternice de materie și energie la viteze apropiate de viteza luminii - cunoscută sub numele de jeturi. Imaginile capturate de telescoape înfățișează aceste jeturi trăgând drept spre exterior, la fel ca un fascicul laser, extinzându-se la distanțe mari, lungimile unor jeturi depășind chiar scara galaxiilor.
Cum se formează aceste jeturi enigmatice a fost un întrebare studiată timp de peste un secol de mulți savanți, inclusiv laureatul Nobel Sir Roger Penrose. În prezent, există în principal două modele în acest domeniu de cercetare. Una implică extragerea energiei de rotație a găurii negre din câmpuri magnetice la scară supradimensionată, cunoscută sub numele de modelul „extracției energiei de rotație a găurii negre”. Celălalt se bazează, de asemenea, pe câmpuri magnetice la scară largă, dar, spre deosebire de primul, implică extragerea energiei de rotație a discului de acreție, numit modelul „extracției energiei de rotație a discului de acreție”.
Astronomii sunt încercând să abordeze doar sursa de energie pentru avioane. Pot jeturile produse de aceste două modele să se potrivească cu rezultatele observaționale privind morfologia, lățimea, câmpul de viteză și polarizarea jeturilor? Care dintre cele două modele pentru mecanismul de formare a acestor jeturi este corect? Echipa condusă de Dr. Yuan Feng a răspuns la aceste două întrebări.
Echipa a folosit ca caz jeturile din gaura neagră supermasivă din centrul galaxiei M87. Această gaură neagră supermasivă este cunoscută drept „steaua” primei imagini a unei găuri negre capturate de Telescopul Event Horizon (EHT). Echipa a folosit metode de simulare numerică la scară largă pentru a rezolva ecuațiile magnetohidrodinamicii relativiste generale și a obținut fluxul de acreție în jurul găurii negre și jeturile produse de cele două modele menționate mai sus.
Pentru a calcula radiația de la jeturile și comparați-l cu observațiile, spectrul de energie și distribuția spațială a electronilor radianți sunt cruciale. Echipa a emis ipoteza că accelerarea electronilor a avut loc prin mecanismul de „reconectare magnetică” din jeturi. A luat în considerare mecanismele fizice ale reconectarii magnetice care accelerează electronii și a combinat rezultatele studiilor de accelerare a particulelor folosind teoria cinetică pentru a rezolva o ecuație de distribuție a energiei electronilor în stare staționară. A obținut spectrele de energie și densitățile numerice ale electronilor în diferite regiuni ale jeturilor.
Combinând acestea cu rezultatele simulărilor numerice ale acreției, inclusiv intensitatea câmpului magnetic, temperatura și viteza plasmei gazului, echipa a obținut diverse previziuni. rezultate observaționale prin calcularea transferului de radiații în cadrul relativității generale, care ar putea fi comparate cu observații reale.
Rezultatele au arătat că morfologia jeturilor prezisă de modelul „extracției energiei de rotație a găurii negre” se potrivea foarte bine cu morfologia observată a jeturilor și alte predicții ale acestui model, cum ar fi „luminarea membrelor”. " a jeturilor, lățimea, lungimea și câmpul de viteză ale jetului s-au potrivit, de asemenea, foarte bine cu observațiile. În schimb, predicțiile modelului „extragerea energiei rotaționale a discului de acreție” au fost incompatibile cu observațiile.
În plus, echipa a analizat mecanismul fizic al reconectarii magnetice și a constatat că mecanismul se datorează „ erupții magnetice” generate de câmpurile magnetice din discul de acreție al găurii negre M87. Aceste erupții pot provoca perturbări puternice ale câmpului magnetic, care se poate propaga pe distanțe lungi, ducând la reconectarea magnetică în jeturi.
Această lucrare creează o punte între modelul dinamic al formării jetului și diferitele proprietăți observaționale ale jeturi, oferind prima dovadă că acest model dinamic bine-cunoscut abordează problemele energetice ale avioanelor și explică alte rezultate observaționale variate.
Comentarii:
Adauga Comentariu