התלקחות עצומה יכולה להיות עדות ראשונה שניתן להפיק אנרגיה מחורים שחורים

התרשמות האמן מ-GRB 190114C. (ESA/האבל, מ. קורנמסר)

התפיסה הרווחת אומרת כך שום דבר יכול לברוח מא חור שחור . ברגע שמשהו עובר את אופק האירועים - מה שנקרא נקודת האל חזור - הוא נשאר שם, לנצח, קשור לשדה כבידה שאפילו אור לא יכול לברוח.

אבל חור שחור מסתובב מייצר כמויות עצומות של אנרגיה, שבאופן תיאורטי ניתן לחלץ מהארגוספרה, אזור שיושב ממש בצד החיצוני של אופק האירועים. זה הוכח גם וגםתיאורטיתובאופן ניסיוני- ועכשיו צוות של אסטרופיזיקאים מצא את מה שהם מאמינים שהוא עדות תצפיתית לכך.

האקדח המעשן הוא פרץ קרני הגמא החזק ביותר שזיהינו אי פעם,GRB 190114C, התלקחות עצומה המתקדמת בסביבות טריליון אלקטרונים וולט (1 TeV), ממרחק של 4.5 מיליארד שנות אור.



'התפרצויות קרני גמא, העצמים הזמניים החזקים ביותר בשמים, משחררים אנרגיות של עד כמה 1054ארג תוך שניות ספורות,' אמר האסטרופיזיקאי רמו רופיני של המרכז הבינלאומי לאסטרופיזיקה רלטיביסטית (ICRANet) שבסיסה באיטליה.

'הבהירות שלהם בקרני הגמא, במרווח הזמן של האירוע, גדולה כמו הבהירות של כל כוכבי היקום הנצפה! חשבו שהתפרצויות קרני גמא מופעלות על ידי מנגנון לא ידוע עד כה, על ידי מסה כוכבית חורים שחורים .'

בשנה שעברה העלו רופיני ועמיתיו פתרון למנגנון הזה - תהליך שהם כינו א היפרנובה מונעת בינארית .

זה מתחיל עם מערכת בינארית קרובה המורכבת מכוכב פחמן-חמצן בסוף חייו, ו- כוכב ניטרונים . כאשר כוכב הפחמן-חמצן עובר לסופרנובה, החומר הנפלט יכול להישפך במהירות על ידי כוכב הנייטרונים הנלווה. לפיכך, אותו לוויה עובר את נקודת המסה הקריטית ומתמוטט לתוך חור שחור, המשגר ​​פרץ של קרני גמא, כמו גם סילוני חומר מהקטבים שלו במהירות כמעט אור.

(הליבה של כוכב הפחמן-חמצן קורסת לכוכב נויטרונים שני, וכתוצאה מכך נוצר כוכב שחור-נוטרונים בינארי).

עַכשָׁיו, בעיתון חדש , Ruffini ועמיתיו בראשות Rahim Moradi מ-ICRANet תיארו את המנגנון שיכול לשגר פרץ קרני גמא כה גבוה: האצה של חלקיקים לאורך קווי שדה מגנטי שהורשתו מכוכב הנייטרונים האב של החור השחור. השדה המגנטי הזה שואב אנרגיה סיבובית מהארגוספרה של החור השחור.

'המנוע החדש שהוצג בפרסום החדש,' רופיני הסביר , 'עושה את העבודה באמצעות תהליך רלטיביסטי כללי בלבד, גרביטו-אלקטרו-דינמי: חור שחור מסתובב, באינטראקציה עם שדה מגנטי שמסביב, יוצר שדה חשמלי המאיץ את האלקטרונים הסביבה לאנרגיות גבוהות במיוחד המובילות לקרינה באנרגיה גבוהה ואנרגיה גבוהה במיוחד. קרניים קוסמיות.'

סילונים יחסיים, או כמעט מהירות אור, אינם נדירים בגרעינים גלקטיים פעילים, מפלצות החורים השחורים העל-מאסיביים בליבות הגלקסיות. סילונים אלה נחשבים נוצרים מתהליך ההצטברות, שמתבצע כדלקמן.

דיסק ענק של חומר מסתחרר סביב החור השחור הפעיל, נופל לתוכו מהקצה הפנימי, אך לא כל החומר הזה נופל אל החור השחור. חלק ממנו, מאמינים אסטרונומים, מנותב ומואץ לאורך קווי שדה מגנטי סביב החלק החיצוני של החור השחור אל הקטבים, שם הוא משוגר לחלל בצורה של מטוסי קולימציה .

אנחנו יודעיםחורים שחוריםוכוכבי נויטרוניםיכולים להיות בעלי שדות מגנטיים רבי עוצמה, והראיות מצביעות על כך שהם יכולים לפעול כ סינכרוטרון (סוג של מאיץ חלקיקים). עֵדוּת מציע גם שסינכרוטרון שדה מגנטי ממלא תפקיד בשיגור התפרצות קרני גמא במהלך היווצרות חור שחור.

במחקר GRB 190114C, מוראדי וצוותו מצאו מנגנון דומה - אבל, במקום תהליך פליטה מתמשך, הוא דיסקרטי, חוזר שוב ושוב, משחרר בכל פעם קוואנטום של אנרגיית חור שחור כדי לייצר את פליטת קרני הגמא הנצפית בעקבות התפרצות קרני גמא.

בהתבסס על תצפיות של GRB 190114C, הצוות הצליח לשחזר את רצף האירועים.

כוכב הפחמן-חמצן עובר לסופרנובה, בעוד הליבה קורסת לכוכב נויטרונים; חלק מהחומר שנפלט נופל בחזרה אל כוכב הנייטרונים החדש שנוצר, ומייצר זוהר בקרני רנטגן - כפי שנצפה על ידי טלסקופ סוויפט.

חלק מהחומר נופל גם על בן לוויה של כוכב הנייטרונים, דוחף אותו מעל גבול המסה ליצירת חור שחור - תהליך זה היה חלק, לוקח רק 1.99 שניות. ואז החומר ממשיך ליפול אל החור השחור החדש שנוצר, ומייצר התפרצות של קרני גמא בין 1.99 ל-3.99 שניות.

לבסוף, חומר נוסף הנופל על החור השחור מביא להיווצרות סילונים, וקרינת גמא בטווח ג'יגה-אלקטרון-וולט, מהפקת אנרגיה סיבובית.

מדענים אחרים עשויים לא להסכים עם הממצאים; צוות בשנה שעברה גילה שהתפרצות קרני הגמא הייתה תוצאה של א שדה מגנטי מתמוטט , לדוגמה. ייתכן שהוא אפילו לא חל על כל התפרצויות קרני גמא. עם זאת, נראה שכל החלקים מתאימים מאוד לתצפיות של GRB 190114C.

'ההוכחה לכך שאנו יכולים להשתמש באנרגיה הסיבובית הניתנת לחילוץ של חור שחור כדי להסביר את פליטות סילוני האנרגיה הגבוהות של התפרצויות קרני גמא וגרעינים גלקטיים פעילים עומדת בפני עצמה,' אמר רופיני .

'צעידה ארוכה של התקדמות תיאורטית רצופה ופיזיקה חדשה שהתגלתה באמצעות תצפיות על GRBs הביאה לתוצאה זו [חיכו לה] במשך כ-50 שנה של אסטרופיזיקה רלטיביסטית.'

המחקר פורסם ב אסטרונומיה ואסטרופיזיקה .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.