Crne rupe, te očaravajuće singularnosti koje se nalaze na provaliji poznatog i nepoznatog, neprestano nas iznenađuju svojim ponašanjem. Kao organizacije poput Teleskop Horizont događaja razjasnili smo, puno toga ne znamo o rupama, a što je još gore, ne znamo ni koliko toga ne znamo.
Sada su znanstvenici primijetili novi fenomen koji pridonosi mističnosti crne rupe: crnu rupu koja se brzo vrti i izbacuje masivne mrlje plazme.
Dotična crna rupa dio je binarnog para zvanog V404 Cygni. Crna rupa jede svoju zvijezdu pratilju, usisava njenu masu u svoj akrecijski disk, a zatim izbacuje materijal kroz dva mlaza. To nije neobično za crnu rupu, iako nemaju sve mlaznice. Ali ono što je neobično je vrijeme kada je materijal izbačen mlaznicama. Umjesto stalnog toka, materijal izlazi u mrljama.
V404 Labud je udaljen oko 8000 svjetlosnih godina od Zemlje. Prvi put je uočen 1989. godine kada je izbacio ogroman izljev visokoenergetskog materijala i zračenja. Zatim je uspavao 26 godina.
Potom je 2015. ponovno buknuo, a Europska svemirska agencija (ESA) SASTAVNI (INTERnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) satelit ga je uspio proučavati u visokoenergetskim gama zrakama. Postao je najsjajniji objekt na nebu u gama zrakama. U to vrijeme, znanstvenik projekta INTEGRAL Erik Kuulkers rekao je: “Ponašanje ovog izvora je u ovom trenutku izvanredno, s ponovljenim jarkim bljeskovima svjetlosti na vremenskim skalama kraćim od jednog sata, nešto što se rijetko viđa u drugim sustavima crnih rupa.'
Što se događalo?
Korisno je pogledati kako crne rupe poput ove obično rade. Masivna gravitacija crne rupe odvlači materijal od zvijezde pratilje u njen akrecijski disk. Akrecijski disk se okreće, zagrijavajući materijal i uzrokujući da on 'sja'. Dio materijala nikada ne dospijeva u crnu rupu i emitira se putem mlazova.
Umjetnikov dojam crne rupe zvjezdane mase koja usisava materijal sa svoje zvijezde pratilje. Materijal se zagrijava vrtložnim djelovanjem u akrecijskom disku. Dva mlaza izbacuju dio materijala. Neke crne rupe izbacuju mlazove materijala, neke ne. Zasluge: NASA, ESA, Martin Kornmesser (ESA/Hubble)
Brzo naprijed do sada, i a nova studija na temelju podataka prikupljenih tijekom izbijanja 2015. od strane više zvjezdarnica pruža objašnjenje.
'Tijekom izbijanja promatrali smo detalje emisije mlaza kada se materijal izbacuje vrlo velikom brzinom iz blizine crne rupe”, kaže Simone Migliari, astrofizičarka u ESA-i koja je koautorica rada. “Možemo vidjeti kako mlazovi pucaju u različitim smjerovima u vremenskoj skali kraćem od sat vremena, što znači da se unutarnje regije sustava rotiraju prilično brzo.'
Da, crna rupa jede svoju zvijezdu pratilju, usisujući materijal u svoj akrecijski disk. I da, dio materijala na disku se izbacuje u mlazovima. No, prema studiji, to se događa samo u rafalima jer iz nekog razloga crna rupa nije usklađena s vlastitim akrecijskim diskom.
Iz nekog razloga, crna rupa u V404 Cygni nije usklađena s njezinim akrecijskim diskom. Zasluga slike: ICRAR
“Ono što je drugačije u V404 Cygni je to što mislimo da su disk materijala i crna rupa pogrešno poravnati“, kaže izvanredni profesor James Miller-Jones iz Međunarodnog centra za istraživanje radioastronomije (ICRAR) na Sveučilištu Curtin, Australija, koji je glavni autor novog rada.
'Čini se da to uzrokuje da se unutarnji dio diska njiše poput vrtnje koja se usporava, a pucanje izlazi u različitim smjerovima dok mijenja orijentaciju.'
Ljuljanje znači da materijal ne pada u crnu rupu ravnomjernom brzinom. Kada dođe do izljeva, to znači da je velika količina materijala pala u rupu u kratkom vremenskom razdoblju. To povećava količinu materijala u akrecijskom disku uzrokujući izljev energije.
V404 Cygnijeva crna rupa i unutarnji akrecijski disk su neusklađeni s vanjskim akrecijskim diskom i njegovim binarnim parom zvijezde, što uzrokuje da mlaznice ispucavaju mrlje materijala, a ne mlazove materijala u stalnom toku. Zasluga slike: ICRAR.
INTEGRAL je bio sastavni dio ove studije jer je gledao V404 Cygni četiri tjedna. Druge zvjezdarnice mogle su promatrati samo nekoliko sati. INTEGRAL-ova zapažanja omogućila su znanstvenicima da shvate mehaniku crne rupe, njezinu geometriju i razine energije te da uspostave vezu između ulaznog i izlaznog materijala.
'S INTEGRAL-om smo mogli nastaviti gledati V404 Cygni neprekidno četiri tjedna, dok su drugi visokoenergetski sateliti mogli snimati samo kraće snimke”, kaže Erik Kuulkers, INTEGRAL projektni znanstvenik u ESA-i.
'Podaci rendgenskog snimkapodržavaju model gdjeunutarnji dio akrecijskog diska je nagnut u odnosu na ostatak sustava, najvjerojatnije zbog okretanja crne rupe koja je nagnuta u odnosu na orbitu zvijezde pratilje”, objašnjava Simone.
Ostaje pitanje zašto je neusklađen?
Postoje samo neka preliminarna nagađanja o uzroku neusklađenosti. Možda je to bila supernova.
Budući da je samu crnu rupu stvorila supernova, taj početni udarac mogao je prouzročiti neusklađenost rupe i unutarnjeg segmenta njezina akrecijskog diska. To ionako pokazuju simulacije.
'Rezultati bi se uklopili u scenarij, također proučen u nedavnim računalnim simulacijama, gdje se akrecijski tok u blizini crne rupe i mlazovi mogu rotirati zajedno”, kaže Kuulkers.
'Trebali bismo očekivati sličnu dinamiku u svakoj crnoj rupi koja se snažno akreira čija je okretaja neusklađena s plinom koji pritječe, a morat ćemo uzeti u obzir različite kutove nagiba mlaza kada tumačimo opažanja crnih rupa diljem svemira..'
Izvori:
- Znanstveni rad: Brzo mijenjanje orijentacije mlaza u sustavu crne rupe zvjezdane mase VG404 Cygni
- Priopćenje za javnost: Pljuvajuća crna rupa
- Oni INTEGRAL Misija
- Priopćenje za javnost: Čudovišna crna rupa se budi nakon 26 godina