science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Draaiend zwart gat spuit plasmawolken met lichtsnelheid de ruimte in

Schematische artistieke impressie van de veranderende straaloriëntatie in V404 Cygni. Elk segment (zoals gescheiden door de wijzers) toont de jets op een ander tijdstip, georiënteerd in verschillende richtingen, zoals te zien is in onze radiobeeldvorming met hoge hoekresolutie. Krediet:ICRAR

Astronomen hebben snel zwaaiende jets ontdekt die uit een zwart gat op bijna 8000 lichtjaar van de aarde komen.

Vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , het onderzoek laat zien dat jets van V404 Cygni's zwarte gat zich gedragen op een manier die nog nooit eerder op zo'n korte tijdschaal is gezien.

De jets lijken snel te roteren met hogesnelheidswolken plasma - mogelijk slechts enkele minuten van elkaar verwijderd - die in verschillende richtingen uit het zwarte gat schieten.

Hoofdauteur Associate Professor James Miller-Jones, van het Curtin University-knooppunt van het International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR), zei zwarte gaten zijn enkele van de meest extreme objecten in het heelal.

"Dit is een van de meest buitengewone zwarte-gatsystemen die ik ooit ben tegengekomen, "Zei universitair hoofddocent Miller-Jones.

"Zoals veel zwarte gaten, het voedt zich met een nabije ster, gas van de ster wegtrekken en een schijf van materiaal vormen die het zwarte gat omcirkelt en er onder zwaartekracht naar toe spiraliseert.

"Wat anders is in V404 Cygni, is dat we denken dat de schijf van materiaal en het zwarte gat niet goed zijn uitgelijnd." Dit lijkt ervoor te zorgen dat het binnenste deel van de schijf wiebelt als een tol en vuur in verschillende richtingen uitstraalt terwijl het van richting verandert ."

Artist's impression van V404 Cygni van dichtbij gezien. Het dubbelstersysteem bestaat uit een normale ster in een baan met een zwart gat. Materiaal van de ster valt naar het zwarte gat en spiraliseert naar binnen in een accretieschijf, met krachtige jets die worden gelanceerd vanuit de binnengebieden dicht bij het zwarte gat. Krediet:ICRAR

V404 Cygni werd voor het eerst geïdentificeerd als een zwart gat in 1989 toen het een grote uitbarsting van stralen en straling vrijgaf.

Astronomen die naar archieffotografische platen keken, ontdekten vervolgens eerdere uitbarstingen in waarnemingen van 1938 en 1956.

Universitair hoofddocent Miller-Jones zei dat toen V404 Cygni in 2015 opnieuw een zeer heldere uitbarsting kreeg, duurt twee weken, telescopen over de hele wereld stemden af ​​om te bestuderen wat er aan de hand was.

"Iedereen sprong op de uitbarsting met welke telescopen ze er ook op konden gooien, " hij zei.

"Dus we hebben deze geweldige observatiedekking."

Toen universitair hoofddocent Miller-Jones en zijn team het zwarte gat bestudeerden, ze zagen hoe de jets zich gedroegen op een manier die nog nooit eerder was vertoond.

Waar meestal wordt gedacht dat jets rechtstreeks uit de polen van zwarte gaten schieten, deze jets schoten op verschillende tijdstippen in verschillende richtingen.

Artistieke impressie van jet-ejecties in V404 Cygni. Met onze radiotelescopen, we zien individuele heldere plasmawolken die uit de binnenste regionen zijn uitgestoten, en omgeleid door de opgeblazen innerlijke accretieschijf. Krediet:ICRAR

En ze veranderden heel snel van richting - in niet meer dan een paar uur.

Universitair hoofddocent Miller-Jones zei dat de verandering in de beweging van de jets te wijten was aan de accretieschijf - de roterende schijf van materie rond een zwart gat.

Hij zei dat de accretieschijf van V404 Cygni 10 miljoen kilometer breed is. en de binnenste paar duizend kilometer was opgeblazen en wiebelde tijdens de heldere uitbarsting.

"Het binnenste deel van de accretieschijf preceseerde en trok de jets er effectief mee rond, "Zei universitair hoofddocent Miller-Jones.

"Je kunt het zien als het wiebelen van een tol als het langzamer gaat - alleen in dit geval, het wiebelen wordt veroorzaakt door Einsteins algemene relativiteitstheorie."

Het onderzoek maakte gebruik van observaties van de Very Long Baseline Array, een radiotelescoop ter grootte van een continent bestaande uit 10 schotels in de Verenigde Staten, van de Maagdeneilanden in het Caribisch gebied tot Hawaï.

Co-auteur Alex Tetarenko - een recente Ph.D. afgestudeerd aan de Universiteit van Alberta en momenteel een East Asian Observatory Fellow die op Hawaï werkt - zei dat de snelheid waarmee de jets van richting veranderden, betekende dat de wetenschappers een heel andere benadering moesten gebruiken voor de meeste radiowaarnemingen.

Artistieke impressie van verwrongen ruimte-tijd rond het draaiende zwarte gat. Het zwarte gat is zo dicht dat het een breuk veroorzaakt in het weefsel van de ruimtetijd, hier gezien als de oneindig diepe put in het midden. Terwijl het zwarte gat ronddraait, het sleept de ruimtetijd met zich mee, die aanleiding geven tot de verdraaiing van het hier getoonde ruimtetijdraster. Dit leidt tot de precessie van de binnenste opgeblazen accretieschijf. Krediet:ICRAR

"Typisch, radiotelescopen produceren een enkel beeld van enkele uren observatie, " ze zei.

"Maar deze jets veranderden zo snel dat we in een vier uur durende opname slechts een waas zagen.

"Het was alsof ik een foto probeerde te maken van een waterval met een sluitertijd van één seconde." de onderzoekers maakten 103 individuele beelden, elk ongeveer 70 seconden lang, en voegde ze samen in een film.

"Alleen door dit te doen, waren we in staat om deze veranderingen in een zeer korte tijdsperiode te zien, ' zei Dr. Tetarenko.

Studie co-auteur Dr. Gemma Anderson, die ook is gebaseerd op ICRAR's Curtin University-knooppunt, zei dat het wiebelen van de binnenste accretieschijf ook bij andere extreme gebeurtenissen in het heelal kan voorkomen.

"Elke keer dat je een verkeerde uitlijning krijgt tussen de spin van een zwart gat en het materiaal dat erin valt, je zou dit verwachten als een zwart gat zich heel snel begint te voeden, "Dr. Anderson zei.

"Dat kan een hele reeks andere heldere, explosieve gebeurtenissen in het heelal, zoals superzware zwarte gaten die zich zeer snel voeden of getijdenverstoringen, wanneer een zwart gat een ster verscheurt."