Hubble-Bild des von dem 3-Milliarden-Sonnenmassen-Schwarzen Loch im Herzen der Galaxie M87 emittierten Strahls mit sichtbarem Licht (Februar 1998) Bildnachweis: NASA / ESA und John Biretta (STScI / JHU)
Obwohl Schwarze Löcher - ihrer Definition nach und von Natur aus - die ultimativen Horter des Universums sind und Materie und Energie in dem Maße sammeln und verschlingen, dass nicht einmal Licht ihrem Gravitationsgriff entkommen kann, zeigen sie oft das seltsame Verhalten, weit zu schleudern Mengen von Material, die ebenfalls von ihnen entfernt sind, in Form von Jets, die Hunderttausende - wenn nicht Millionen - Lichtjahre in den Weltraum ausbrechen. Diese Jets enthalten überhitztes Plasma, das es nicht über den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs geschafft hat, sondern durch seine starke Schwerkraft und intensive Rotation „hochgeschleudert“ wurde und wie von einer riesigen kosmischen Kanone nach außen geschossen wurde.
Die genauen Mechanismen, wie dies alles funktioniert, sind nicht genau als Schwarze Löcher bekannt, und es ist bekanntermaßen schwierig, sie zu beobachten. Einer der verwirrenderen Aspekte des Strahlverhaltens ist, warum sie immer mit der Rotationsachse des aktiv fressenden Schwarzen ausgerichtet zu sein scheinen Loch sowie senkrecht zur zugehörigen Akkretionsscheibe. Neue Forschungen mit fortschrittlichen 3D-Computermodellen stützen nun die Idee, dass die erhöhte Rotationsrate der Schwarzen Löcher in Kombination mit dem Magnetismus des Plasmas für die Formgebung der Jets verantwortlich ist.
In einem kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel WissenschaftJonathan McKinney, Assistenzprofessor an der University of Maryland, Roger Blandford, Direktor des Kavli-Instituts, und Alexander Tchekhovskoy von der Princeton University berichten über ihre Ergebnisse, die mithilfe von Computersimulationen der komplexen Physik in der Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs erzielt wurden. Diese GRMHD - was für General Relativistic Magnetohydrodynamic steht - Computersimulationen folgen den Wechselwirkungen von buchstäblich Millionen von Partikeln unter dem Einfluss der allgemeinen Relativitätstheorie und der Physik relativistischer magnetisierter Plasmen… im Grunde genommen das wirklich superheiße Zeug, das sich in der Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs befindet .
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Was McKinney et al. In ihren Simulationen wurde festgestellt, dass sie, egal wie sie die Jets des Schwarzen Lochs ursprünglich ausrichteten, letztendlich immer mit der Rotationsachse des Schwarzen Lochs selbst ausgerichtet waren - genau das, was in realen Beobachtungen gefunden wurde. Das Team stellte fest, dass dies dadurch verursacht wird, dass die vom Plasma erzeugten Magnetfeldlinien durch die intensive Rotation des Schwarzen Lochs verdreht werden und das Plasma in schmalen, fokussierten Strahlen gesammelt wird, die von seinen Spinachsen weg zielen - häufig auf beide Pole.
In weiter entfernten Entfernungen schwächt sich der Einfluss des Spin des Schwarzen Lochs ab, und daher können die Jets auseinander brechen oder von ihren ursprünglichen Pfaden abweichen - was wiederum in vielen Beobachtungen beobachtet wurde.
Dieser Mechanismus der „Magneto-Spin-Ausrichtung“, wie das Team ihn nennt, scheint bei aktiven supermassiven Schwarzen Löchern am weitesten verbreitet zu sein, deren Akkretionsscheibe dicker als dünn ist - das Ergebnis einer sehr hohen oder sehr niedrigen Fallrate Angelegenheit. Dies ist der Fall bei der oben gezeigten riesigen elliptischen Galaxie M87, die einen brillanten Strahl aufweist, der von einem Schwarzen Loch mit einer Sonnenmasse von 3 Milliarden in seinem Zentrum erzeugt wird, sowie bei dem viel weniger massiven SMBH mit einer Sonnenmasse von 4 Millionen im Zentrum unserer eigenen Galaxie, Sgr A *.
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Mit diesen Erkenntnissen können zukünftige Vorhersagen über das Verhalten beschleunigter Materie, die in das Herz unserer Galaxie fällt, besser getroffen werden.
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Eingefügtes Bild: Momentaufnahme eines simulierten Schwarzlochsystems. (McKinney et al.) Quelle: Kavli-Institut für Partikelastrophysik und Kosmologie (KIPAC)
