Cakram gas yang tidak selaras bisa jadi 'overfeeding' Black Holes

Ilmuwan Inggris telah membuat pengamatan pertama tentang gas yang jatuh ke dalam lubang hitam dengan kecepatan 30% dari cahaya yang menawarkan dukungan pada teori bahwa cakram gas yang tidak selaras di sekitar lubang hitam dapat menyebabkan material jatuh langsung ke peristiwa ruang-waktu. Dalam prosesnya, membebaskan sejumlah besar energi.

Kesan seniman tentang lubang hitam yang dikelilingi oleh cakram akresi tradisional yang selaras

Tim yang dipimpin oleh Profesor Ken Pounds dari Universitas Leicester, menggunakan data yang disediakan oleh observatorium sinar-X Badan Antariksa Eropa XMM-Newton untuk mengamati lubang hitam di pusat galaksi PG211 + 143. Hasilnya muncul dalam edisi terbaru jurnal ilmiah Pemberitahuan Bulanan dari Royal Astronomical Society.

"Galaksi yang kami amati dengan XMM-Newton memiliki 40 juta lubang hitam massa matahari yang sangat terang dan terbukti cukup makan," kata Profesor Pounds. . Sementara angin seperti itu sekarang ditemukan di banyak galaksi aktif, PG1211 + 143 kini menghasilkan 'pertama' lainnya, dengan deteksi materi yang terjun langsung ke lubang itu sendiri. "

"Kami mampu mengikuti gumpalan materi seukuran Bumi selama sekitar satu hari, karena ditarik ke arah lubang hitam, mempercepat hingga sepertiga dari kecepatan cahaya sebelum ditelan oleh lubang." Pound melanjutkan.

Kesan seniman tentang teleskop sinar-X XMM Newton (ESA)

Temuan ini sangat menarik karena menelan materi melalui lubang hitam melalui akresi, adalah metode yang paling efisien untuk mengekstraksi energi dari materi. Misalnya, membandingkan pertambahan ke lubang hitam dengan bentuk reaksi fusi nuklir paling umum di alam semesta, yaitu pembakaran hidrogen. Kami menemukan bahwa pembakaran hidrogen membebaskan sekitar 0,7% dari energi yang terkunci dalam materi yang terlibat. Ini dibandingkan dengan efisiensi pertambahan sekitar 50% untuk lubang hitam non-rotating (Kerr) tertentu. Energi ini dilepaskan sebagai panas dan cahaya.

Secara umum diyakini bahwa pusat semua galaksi, termasuk galaksi kita, mengandung lubang hitam supermasif di pusatnya. Efisiensi energi dari proses akresi berarti bahwa benda-benda ini disebut sebagai active galactic nuclei (AGN) atau quasar adalah benda yang paling bercahaya di alam semesta jika ada cukup bahan di sekitarnya untuk dikonsumsi.

Disk yang tidak selaras di sekitar lubang hitam supermasif (Pounds, Nixon, et al)

Karena kekompakan lubang hitam dan hukum kekekalan momentum sudut, gas ini biasanya bergerak terlalu cepat untuk jatuh langsung ke lubang hitam, sebagai gantinya, membentuk piringan akresi di sekitar objek. Ini adalah gaya gesek masif dalam gas, produk dari efek gravitasi masif lubang hitam yang menciptakan lingkungan yang cukup keras untuk mencapai pembebasan energi yang efektif.

Temuan ini menunjukkan bahwa ada kasus di mana gas dan benda lainnya dapat jatuh langsung ke lubang hitam.

Biasanya diasumsikan bahwa piringan akresi ini sejajar dengan bidang rotasi lubang hitam. Temuan baru ini menyoroti apa efek dari disk akselerasi yang tidak selaras, khususnya pada kecepatan di mana materi jatuh pada permukaan lubang hitam.

Profesor Pound dan timnya memeriksa spektrum x-ray galaksi PG211 + 143, galaksi Seyfert yang berjarak satu miliar tahun cahaya ke arah rasi bintang Coma Berenices yang diambil dari observatorium XMM-Newton.

Para peneliti menemukan bahwa spektra itu sangat bergeser merah menunjukkan ia jatuh ke dalam lubang hitam sekitar 30% dari kecepatan cahaya, sekitar 100.000 kilometer per detik. Gas itu ditemukan memberi makan hampir secara langsung ke dalam lubang hitam, kemungkinan karena kedekatannya dengan cakrawala peristiwa - titik di mana tidak ada, termasuk cahaya, dapat lolos dari lubang hitam.

Pengamatan ini memberikan kepercayaan pada perkembangan teoritis yang juga berasal dari University of Leicester yang dicapai dengan menggunakan fasilitas superkomputer Dirac untuk mensimulasikan "merobek" sistem pertambahan yang tidak selaras. Penelitian ini telah menunjukkan bahwa cincin gas dapat putus dan bertabrakan satu sama lain sehingga menyebabkan guncangan sehingga membatalkan rotasi mereka, yang memungkinkan mereka untuk jatuh langsung ke lubang hitam.

Penelitian ini juga menyiratkan bahwa 'pertambahan kacau' dari cakram yang tidak selaras mungkin umum untuk lubang hitam supermasif. Ini mungkin menjelaskan mengapa lubang hitam yang terbentuk di alam semesta awal tumbuh dengan ukuran yang sangat besar. Lubang hitam yang menerima materi secara langsung dengan cara ini akan berputar lebih lambat dan dapat menerima lebih banyak gas dan menumbuhkan massa mereka lebih cepat dari yang diyakini sebelumnya.

Penelitian asli tersedia di sini.

Komentar

Awalnya diterbitkan di sciscomedia.co.uk pada 23 September 2018.