Защо се образуват облаци близо до черни дупки

Многоцветни зони на черен фон и размит тъмен пръстен с ярка светлина, сияеща от центъра.

Концепцията на този художник изобразява квазар, вид активно галактическо ядро, заобиколен от прашна форма на поничка (тор) и бучки, наречени „облаци“. Тези облаци започват малки, но могат да се разширят до повече от 1парсек(3.3светлинни години) широк. В тази диаграма облаците са на поне 1 парсек от тора. Изображение чрез Нима Абкенар/НАСА.


Чрез НАСА

След като напуснете величественото небе на Земята, думатаоблаквече не означава бяла пухкава структура, която произвежда дъжд. Вместо това, облаците в по-голямата вселена са буци с по-голяма плътност от заобикалящата ги среда.


Космическите телескопи са наблюдавали тези космически облаци в близост до свръхмасивчерни дупки, тези мистериозни плътни обекти, от които никаква светлина не може да избяга, с маси, еквивалентни на повече от 100 000 слънца. В центъра на почти всяка галактика има свръхмасивна черна дупка и тя се наричаактивно галактическо ядро(AGN), ако поглъща много газ и прах от заобикалящата го среда. Най-яркият вид AGN се нарича aквазар. Докато самата черна дупка не може да се види, околностите й блестят изключително ярко, когато материята се разкъсва близо до хоризонта на събитията, точката от която няма връщане.

Но черните дупки не са наистина като прахосмукачки; те не просто изсмукват всичко, което се доближава твърде близо. Докато някакъв материал около черна дупка ще падне директно, за да не бъде видян отново, част от близкия газ ще бъде изхвърлен навън, създавайки черупка, която се разширява в продължение на хиляди години. Това е така, защото районът в близост дохоризонт на събитията– прагът около черна дупка, където скоростта на излизане надвишава скоростта на светлината – е изключително енергичен; високоенергийната радиация от бързо движещи се частици около черната дупка може да изхвърли значително количество газ в необятното пространство.

Учените биха очаквали, че този изтичане на газ ще бъде плавен. Вместо това, той е тромав, простира се далеч отвъд 1парсек(3.3светлинни години) от черната дупка. Всеки облак започва малък, но може да се разшири до повече от 1 парсек широк – и дори може да покрие разстоянието между Земята и най-близката звезда отвъд слънцето,Проксима Кентавър.

астрофизикДаниел Прогав Университета на Невада, Лас Вегас, оприличава тези купчини на групи автомобили, чакащи на рампа на магистрала със светлини, предназначени да регулират притока на нов трафик. Той каза:




От време на време имате куп коли.

Какво обяснява тези бучки в дълбокия космос? Proga и колегите имат нов компютърен модел, който представя възможно решение на тази мистерия,публикуваниНа 21 април 2020 г. врецензиран от партньори Astrophysical Journal Letters. Науката предполага, че изключително интензивната топлина в близост до свръхмасивната черна дупка може да позволи на газа да тече навън наистина бързо, но по начин, който също може да доведе до образуване на бучки. Ако газът се ускори твърде бързо, той няма да се охлади достатъчно, за да образува бучки. Компютърният модел взема предвид тези фактори и предлага механизъм, който да накара газа да пътува далеч, но също така да се струпва. Progaказах:

Близо до външния ръб на черупката има смущение, което прави плътността на газа малко по-ниска от преди. Това прави този газ загрява много ефективно. Студеният газ по-нататък се извежда от това.

Това явление донякъде прилича на плаваемостта, която кара балоните с горещ въздух да плуват. Нагретият въздух вътре в балона е по-лек от по-хладния въздух отвън и тази разлика в плътността кара балона да се издига.


Докторант в Университета на НевадаРандал Данънръководи изследването. Данен каза:

Тази работа е важна, защото астрономите винаги са имали нужда да поставят облаци на дадено място и скорост, за да отговарят на наблюденията, които виждаме от AGN. Те не се занимаваха често със спецификата на това как са се образували облаците на първо място и нашата работа предлага потенциално обяснение за образуването на тези облаци.

Този модел гледа само на газовата обвивка, а не на диска от материал, който се върти около черната дупка, която го захранва. Следващата стъпка на изследователите е да проучат дали потокът газ произлиза от самия диск. Те също така се интересуват от справяне с мистерията защо някои облаци се движат изключително бързо, от порядъка на 20 милиона мили в час (10 000 километра в секунда).

В крайна сметка: Ново проучване разглежда как се образуват космически облаци близо до черни дупки.


Източник: Clumpy AGN Outflows поради термична нестабилност