Γιατί σχηματίζονται σύννεφα κοντά σε μαύρες τρύπες

Είτε το πιστεύετε είτε όχι, οι μαύρες τρύπες δεν τρώνε πάντα ό, τι πλησιάζει. Το κοντινό αέριο απορρίπτεται μερικές φορές, δημιουργώντας κοσμικά σύννεφα, περιοχές με μεγαλύτερη πυκνότητα από το περιβάλλον τους.

Τα διαστημικά τηλεσκόπια έχουν παρατηρήσει αυτά τα κοσμικά σύννεφα κοντά στις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, εκείνα τα μυστηριώδη πυκνά αντικείμενα από τα οποία δεν μπορεί να διαφύγει φως, με μάζες ισοδύναμες με περισσότερους από 100.000 Ήλιους. Υπάρχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία, και ονομάζεται «ενεργός γαλαξιακός πυρήνας» (AGN) εάν καταβροχθίζει πολύ αέριο και σκόνη από τα περίχωρά του. Το λαμπρότερο είδος AGN ονομάζεται «κβάζαρ». Ενώ η ίδια η μαύρη τρύπα δεν μπορεί να φανεί, η γειτονιά της λάμπει εξαιρετικά φωτεινή καθώς η ύλη διαλύεται κοντά στον ορίζοντα του γεγονότος, το σημείο της οποίας δεν επιστρέφει. 

Αλλά οι μαύρες τρύπες δεν μοιάζουν πραγματικά με ηλεκτρικές σκούπες. δεν απορροφούν απλώς ό, τι πλησιάζει πολύ. Ενώ κάποιο υλικό γύρω από μια μαύρη τρύπα θα πέσει απευθείας, ποτέ δεν θα το ξαναδεί, κάποιο από τα κοντινά αέρια θα πετάξει προς τα έξω, δημιουργώντας ένα κέλυφος που επεκτείνεται για χιλιάδες χρόνια. Αυτό συμβαίνει επειδή η περιοχή κοντά στον ορίζοντα εκδηλώσεων είναι εξαιρετικά ενεργητική. Η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας από γρήγορα κινούμενα σωματίδια γύρω από τη μαύρη τρύπα μπορεί να εκτοξεύσει σημαντική ποσότητα αερίου στην απεραντοσύνη του χώρου. 

Οι επιστήμονες θα περίμεναν ότι αυτή η εκροή αερίου θα ήταν ομαλή. Αντ ‘αυτού, είναι αδέξια, εκτείνεται πολύ περισσότερο από 1 parsec (3,3 έτη φωτός) από τη μαύρη τρύπα. Κάθε σύννεφο ξεκινά μικρό, αλλά μπορεί να επεκταθεί σε πλάτος μεγαλύτερο από 1 parsec – και θα μπορούσε ακόμη και να καλύψει την απόσταση μεταξύ της Γης και του πλησιέστερου αστέρα πέρα ​​από τον Ήλιο, Proxima Centauri.

Ο αστροφυσικός Ντάνιελ Προύγκα στο Πανεπιστήμιο της Νεβάδας του Λας Βέγκας, παρομοιάζει αυτές τις συσσωματώσεις με ομάδες αυτοκινήτων που περιμένουν σε αυτοκινητόδρομο αυτοκινητόδρομου με φώτα που έχουν σχεδιαστεί για τη ρύθμιση της εισροής νέας κυκλοφορίας. «Κάθε τόσο έχετε ένα σωρό αυτοκίνητα», είπε.

Τι εξηγεί αυτές τις συστάδες στο βαθύ διάστημα; Η Proga και οι συνεργάτες της έχουν ένα νέο μοντέλο υπολογιστή που παρουσιάζει μια πιθανή λύση σε αυτό το μυστήριο, το οποίο δημοσιεύθηκε στο  Astrophysical Journal Letters, με επικεφαλής τον διδακτορικό φοιτητή Randall Dannen. Οι επιστήμονες δείχνουν ότι η εξαιρετικά έντονη θερμότητα κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μπορεί να επιτρέψει στο αέριο να ρέει προς τα έξω πολύ γρήγορα, αλλά με τρόπο που μπορεί επίσης να οδηγήσει σε σχηματισμό συσσωματωμάτων. Εάν το αέριο επιταχυνθεί πολύ γρήγορα, δεν θα κρυώσει αρκετά για να σχηματίσει συσσωματώματα. Το μοντέλο του υπολογιστή λαμβάνει υπόψη αυτούς τους παράγοντες και προτείνει έναν μηχανισμό που κάνει το αέριο να ταξιδεύει πολύ, αλλά και να συσσωρεύεται.

Αυτή η εικόνα απεικονίζει ένα κβάζαρ, έναν τύπο ενεργού γαλαξιακού πυρήνα, που περιβάλλεται από ένα σκονισμένο σχήμα ντόνατ (δακτύλιος) και συστάδες που ονομάζονται «σύννεφα». Αυτά τα σύννεφα ξεκινούν μικρά αλλά μπορούν να επεκταθούν σε πλάτος μεγαλύτερο από 1 parsec (3,3 έτη φωτός). Σε αυτό το διάγραμμα, τα σύννεφα απέχουν τουλάχιστον 1 parsec από τον δακτύλιο.

«Κοντά στο εξωτερικό άκρο του κελύφους υπάρχει μια διαταραχή που κάνει την πυκνότητα του αερίου λίγο χαμηλότερη από ό, τι ήταν στο παρελθόν», δήλωσε ο Proga. «Αυτό κάνει αυτό το αέριο να θερμαίνεται πολύ αποτελεσματικά. Το κρύο αέριο πιο μακριά απομακρύνεται από αυτό. ” 

Αυτό το φαινόμενο μοιάζει κάπως με την πλευστότητα που κάνει τα μπαλόνια ζεστού αέρα να επιπλέουν. Ο θερμαινόμενος αέρας μέσα στο μπαλόνι είναι ελαφρύτερος από τον ψυχρότερο εξωτερικό, και αυτή η διαφορά πυκνότητας κάνει το μπαλόνι να ανεβαίνει.

“Αυτό το έργο είναι σημαντικό επειδή οι αστρονόμοι χρειάζονταν πάντα να τοποθετούν σύννεφα σε μια δεδομένη τοποθεσία και ταχύτητα για να ταιριάζουν με τις παρατηρήσεις που βλέπουμε από το AGN”, δήλωσε ο Dannen. και η δουλειά μας προσφέρει μια πιθανή εξήγηση για το σχηματισμό αυτών των νεφών. “

Αυτό το μοντέλο βλέπει μόνο το κέλυφος του αερίου και όχι το δίσκο υλικού που περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα που το τροφοδοτεί. Το επόμενο βήμα των ερευνητών είναι να εξετάσουν εάν η ροή αερίου προέρχεται από τον ίδιο τον δίσκο. Ενδιαφέρονται επίσης να αντιμετωπίσουν το μυστήριο του γιατί ορισμένα σύννεφα κινούνται εξαιρετικά γρήγορα, με τάξη 20 εκατομμυρίων μιλίων ανά ώρα (10.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο). 

Αυτή η έρευνα, που ασχολείται με ένα σημαντικό θέμα στη φυσική των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων, υποστηρίχθηκε με επιχορήγηση από τη NASA. Οι συν-συγγραφείς είναι οι Dannen, Proga, μεταδιδακτορικοί μελετητές του UNLV Tim Waters και πρώην μεταδιδακτορικός μελετητής του UNLV Sergei Dyda (τώρα στο Πανεπιστήμιο του Cambridge).

πηγή