Czarne dziury - dokonano zaskakującego odkrycia
Zgodnie z obowiązującym stanem wiedzy, nic nie może uciec z czarnej dziury. Kiedy przekroczy się horyzont zdarzeń, pozostaje się związanym z polem grawitacyjnym czarnej dziury, przed którym nie może uciec nawet światło. Naukowcy zaobserwowali jednak potężny rozbłysk, który może potwierdzać, że czarne dziury potrafią emitować energię.
Obracająca się czarna dziura generuje ogromne ilości energii, które teoretycznie mogą zostać pobrane z ergosfery, czyli obszaru znajdującego się po zewnętrznej stronie horyzontu zdarzeń. Zostało to wykazane zarówno teoretycznie, jak i eksperymentalnie. Teraz astrofizycy znaleźli coś, co można uznać za obserwacyjny dowód.
GRB 190114C to najpotężniejszy wybuch promieniowania gamma, jaki kiedykolwiek wykryto. Ma on moc ok. biliona elektronowoltów i zaobserwowano go z dystansu ok. 4,5 mld lat świetlnych.
- Wybuchy promieniowania gamma uwalniają energie rzędu 1054 ergów w ciągu zaledwie kilku sekund. Ich jasność w promieniach gamma, w przedziale czasowym zdarzenia, jest tak duża jak jasność wszystkich gwiazd w obserwowalnym Wszechświecie. Uważa się, że wybuchy promieniowania gamma są zasilane przez nieznany dotąd mechanizm, przez czarne dziury o masie gwiazdowej - powiedział astrofizyk Remo Ruffini z International Center for Relativistic Astrophysics Network (ICRANet) z siedzibą we Włoszech.
W zeszłym roku zespół Ruffiniego zaproponował rozwiązanie dla tego mechanizmu - proces, który nazwali hipernową napędzaną przez układy podwójne.
Zaczyna się on od układu podwójnego, składającego się z gwiazdy węglowo-tlenowej u schyłku swojego życia oraz gwiazdy neutronowej. Kiedy gwiazda węglowo-tlenowa przechodzi w supernową, wyrzucona materia może zostać szybko pochłonięta przez towarzyszącą jej gwiazdę neutronową. W ten sposób jej towarzysz przekracza punkt masy krytycznej i zapada się w czarną dziurę, która z prędkością bliską prędkości światła wystrzeliwuje wiązkę promieni gamma oraz strumienie materii ze swoich biegunów.
Zespół Ruffini i Rahim Moradi z ICRANet opisali mechanizm, który może wywołać taki wysokoenergetyczny wybuch promieniowania gamma: przyspieszenie cząstek wzdłuż linii pola magnetycznego odziedziczonego po macierzystej gwieździe neutronowej czarnej dziury. To pole magnetyczne pobiera energię rotacji z ergosfery czarnej dziury.
- Nowatorski silnik przedstawiony w nowej publikacji wykonuje to zadanie poprzez czysto relatywistyczny, grawitacyjno-elektrodynamiczny proces: obracająca się czarna dziura, oddziałując z otaczającym ją polem magnetycznym, wytwarza pole elektryczne, które przyspiesza elektrony otoczenia do ultrawysokich energii, co prowadzi do wysokoenergetycznego promieniowania i ultrawysokoenergetycznych promieni kosmicznych - powiedział Ruffini.
Relatywistyczne, lub bliskie prędkości światła, dżety nie są rzadkością w aktywnych jądrach galaktyk, w których znajdują się supermasywne czarne dziury. Uważa się, że dżety te powstają w wyniku procesu akrecji.
Wiemy, że czarne dziury i gwiazdy neutronowe mogą produkować potężne pola magnetyczne, a dowody sugerują, że mogą one działać jak synchrotron (rodzaj akceleratora cząstek). Dowody sugerują również, że pole magnetyczne synchrotronu odgrywa rolę w inicjowaniu wybuchów promieniowania gamma podczas formowania się czarnej dziury.
Badając GRB 190114C, Moradi i jego zespół znaleźli podobny mechanizm, ale zamiast ciągłego procesu emisji, jest on dyskretny, powtarzający się w kółko, uwalniając za każdym razem kwant energii czarnej dziury. Na podstawie obserwacji GRB 190114C zespół był w stanie zrekonstruować sekwencję zdarzeń.
