Utforsker plasmalastemekanismen til radiojetfly skutt opp fra sorte hull

Galakser, inkludert Melkeveien vår, er vertskap for supermassive sorte hull i sentrene deres, og massene deres er millioner til milliarder ganger større enn solen. Noen supermassive sorte hull lanserer raskt bevegelige plasmautstrømmer som sender ut sterke radiosignaler, kjent som radiojetfly.

Radiojetfly ble først oppdaget på 1970-tallet. Men mye er fortsatt ukjent om hvordan de produseres, spesielt deres energikilde og plasmabelastningsmekanisme.

Nylig avdekket Event Horizon Telescope Collaboration radiobilder av et nærliggende sort hull i sentrum av den gigantiske elliptiske galaksen M87. Observasjonen støttet teorien om at spinnet til det sorte hullet driver radiostråler, men gjorde lite for å klargjøre plasmabelastningsmekanismen.

Nå har et forskerteam, ledet av Tohoku University-astrofysikere, foreslått et lovende scenario som klargjør plasmabelastningsmekanismen i radiojetfly.

Nyere studier har hevdet det svarte hull er sterkt magnetisert fordi magnetisert plasma inne i galakser bærer magnetiske felt inn i det sorte hullet. Deretter frigjør nabomagnetisk energi forbigående energien sin via magnetisk gjentilkobling, gir energi til plasmaet som omgir det sorte hullet. Denne magnetiske gjenkoblingen gir energikilden til solflammer.

Plasmaer i solflammer avgir ultrafiolett og røntgenstråler; mens den magnetiske gjenkoblingen rundt det sorte hullet kan forårsake gammastråleutslipp siden den frigjorte energien per plasmapartikkel er mye høyere enn for en solflamme.

Det nåværende scenariet foreslår at de utsendte gammastrålene samhandler med hverandre og produserer rikelige elektron-positron-par, som blir lastet inn i radiostrålene.

Dette forklarer den store mengden plasma som er observert i radiostråler, i samsvar med M87-observasjonene. I tillegg gjør scenariet oppmerksom på at radiosignalstyrker varierer fra svart hull til svart hull. For eksempel er radiostråler rundt Sgr A* – det supermassive sorte hullet i Melkeveien vår – for svake og uoppdagelige av dagens radioanlegg.

Scenarioet forutsier også kortsiktig røntgenstråling når plasma lastes inn i radiostråler. Disse røntgensignalene er savnet med gjeldende røntgendetektorer, men de kan observeres av planlagte røntgendetektorer.

“Under dette scenariet vil fremtidig røntgenastronomi være i stand til å løse opp plasmabelastningsmekanismen til radiojetfly, et langvarig mysterium med sorte hull,” sier Shigeo Kimura, hovedforfatter av studien.

Detaljer om Kimura og teamets forskning ble publisert i The Astrophysical Journal Letters den 29. september 2022.

---

---