Gaz wirujący wokół czarnych dziur tworzy dyski będące jednymi z najskuteczniejszych konwerterów energii we wszechświecie, emitujące światło i dżety osocze. Niedawne symulacje wykazały, że w miarę wirowania czarnych dziur dyski te mogą się kołysać, zmieniając kierunek swojej emisji.
Ruch ten może wyjaśniać, dlaczego światło niektórych z tych dysków zmienia się w czasie, rzucając światło na tajemniczy wcześniej aspekt wpływu czarnych dziur na otoczenie.
Gaz wiruje wokół a czarna dziura (BH) ze względu na swoją intensywną grawitację, tworząc dysk akrecyjny. Te dyski akrecyjne należą do najbardziej wydajnych mechanizmów konwersji energii we wszechświecie, emitując strumienie światła i plazmy. Kiedy BH obraca się wokół własnej osi, dysk akrecyjny kołysze się jak bączek. Ten ruch precesyjny badano w mniej świecących dyskach akrecyjnych, ale pozostaje niepewne, czy występuje on również w ultrajasnych dyskach akrecyjnych, które emitują silne promieniowanie.
Naukowcy z Uniwersytetu w Tsukuba przeprowadzili wielkoskalową symulację hydrodynamiki elektromagnetycznej promieniowania w oparciu o ogólną teorię względności i po raz pierwszy wykazali, że ruch precesyjny nachylonego ultrajasnego dysku akrecyjnego jest spowodowany spinem BH. Co więcej, ten ruch precesyjny okresowo zmienia kierunek dżetów i promieniowania emitowanego z BH, co sugeruje, że okresowe wahania jasności ultrajasnych dysków akrecyjnych są prawdopodobnie napędzane przez wirowanie BH. Wcześniej przyczyna tych okresowych wahań była nieznana.
W przyszłości badacze zamierzają sprawdzić, czy BH się kręcą, poprzez analizy porównawcze pomiędzy symulacjami długoterminowymi a danymi obserwacyjnymi. To pionierskie osiągnięcie może pogłębić naszą wiedzę na temat wpływu spinu BH na zjawiska kosmiczne i wnieść istotny wkład w uwierzytelnienie czasoprzestrzennych ram BH i ogólnej teorii względności.
Odniesienie: „Ogólne symulacje magnetohydrodynamiki promieniowania relatywistycznego poprzedzających pochylonych dysków super-Eddingtona” autorstwa Yuty Asahiny i Kena Ohsugi, 17 września 2024 r., The Dziennik astrofizyczny.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad6cd9
Praca ta była wspierana przez JSPS KAKENHI Grant Numbers 23K03445(YA), 21H01132(RT), 21H04488, 18K03710(KO). Praca ta była również wspierana przez MEXT jako „Program promowania badań nad superkomputerem Fugaku” (Structure and Evolution of the Universe Unraveled by Fusion of Simulation and AI; numer grantu JPMXP1020230406) i wykorzystywała zasoby obliczeniowe superkomputera Fugaku (RIKEN Center for Computational Science , Identyfikator projektu: hp230204, hp230116), ATERUI II (Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii), Oakforest-PACS (Uniwersytet Tokijski, Uniwersytet Tsukuba) i Wisteria/BDEC-01 Odyssey (Uniwersytet Tokijski).
