חוקרים גילו שחורים שחורים יכולים לשאוב ולשחרר כמויות עצומות של אנרגיה באמצעות שדות מגנטיים ודיסקות ספיחה ממוגנטות, מה שעשוי לשנות את הבנתנו לגבי היווצרות גלקסיות והתפתחות היקום.
מגלים את העוצמה של חורים שחורים
חורים שחורים מרתקים מדענים זמן רב – לא רק כשואבי אבק קוסמיים אלא כמנועי אנרגיה עוצמתיים שיכולים לשאוב ולחלק מחדש כמויות עצומות של אנרגיה. הענקים המסתוריים האלה לעיתים קרובות מוקפים בדיסקות מסתחררות של גז ואבק, הנקראות דיסקות ספיחה. כשהדיסקות האלה מתמגנטות בעוצמה, הן יכולות לפעול כתחנות כוח גלקטיות, השואבות אנרגיה מהסיבוב של החור השחור באמצעות תהליך שנקרא אפקט בלנפורד-זנאייק (BZ).
החוקרים סבורים שאפקט BZ הוא המנגנון העיקרי שמפעיל את שאיבת האנרגיה הזאת, אבל נותרו עדיין שאלות רבות. עדיין לא ברור מה קובע כמה אנרגיה מופנית לסילונים חזקים – זרמים של חלקיקים וקרינה שנפלטים מקוטבי החור השחור – או הולכת לאיבוד במקום זאת כחום.
הדמיות מתקדמות לפענוח הפיזיקה של חורים שחורים
כדי לחקור את התעלומות האלה, החוקרים מ-JILA פראסון דאנג, מיץ' ביגלמן וג'ייסון דקסטר פנו להדמיות מחשב מתקדמות. באמצעות יצירת מודל של חורים שחורים עם דיסקות ספיחה דקות ומאוד ממוגנטות הם רצו לגלות את הפיזיקה שבבסיס המערכות החזקות האלה.
הממצאים שלהם, שהתפרסמו בכתב העת The Astrophysical Journal ב-14 בפברואר, מספקים תובנות חשובות על הדינמיקה של חורים שחורים ואולי יעצבו מחדש את הבנתנו לגבי השפעתם על היווצרות גלקסיות.
"ידוע מזמן שגזים שנופלים פנימה יכולים לשאוב אנרגיה מחור שחור", מרחיב דקסטר. "לרוב אנו מניחים שזה חשוב להנעת סילונים. באמצעות חישובים יותר מדויקים, פראסון הראה שיש הרבה יותר אנרגיה נשאבת מכפי שהיה ידוע קודם. ייתכן שהאנרגיה הזאת מוקרנת כאור, או שהיא גורמת לגז לזרום החוצה. כך או כך, ייתכן שאנרגיית סיבוב נשאבת היא מקור אנרגיה חשוב להארת האזורים הסמוכים לאופק האירועים של החור השחור".
השוואה בין חורים שחורים
עשרות שנות מדענים חוקרים חורים שחורים ואת האינטראקציות שלהם עם הגז והשדות המגנטיים סביבם כדי להבין איך הם מניעים כמה מהתופעות הכי אנרגטיות ביקום. המחקר המוקדם התמקד בעיקר במקורות שהם חורים שחורים עם עוצמת הארה נמוכה ועם זרימות ספיחה כמו-כדוריות כי מערכות אלה קל יחסית לדמות והן מתאימות לסילונים רבים שניצפו.
אבל חורים שחורים עם עוצמת הארה גבוהה ועם דיסקות ממוגנטות יותר דקות וצפופות מהוות אתגר ייחודי. מערכות אלה לא יציבות תאורטית בגלל חוסר איזון בין התחממות והתקררות.
אבל ממחקרים קודמים, כולל מחקרים של מיץ' ביגלמן, עולה שייתכן ששדות מגנטיים חזקים מייצבים את הדיסקות הדקות האלה, אבל תפקידם בשאיבת אנרגיה ויצירת סילונים נשאר לא ברור בתנאים האלה.
"רצינו להבין איך שאיבת אנרגיה פועלת בסביבות המאוד ממוגנטות האלה", מסביר דאנג.
הדמיית זרימות ממוגנטות סביב חורים שחורים
הצוות השתמש בהדמיות מחשב מתקדמות כדי לחקור את התופעה הזאת, במיוחד בסוג של מודל בשם GRMHD. המודל GRMHD פועל כמסגרת חישובית המדמה את ההתנהגות של פלזמה ממוגנטת במרחב זמן העקום שסביב החור השחור, תוך שילוב הפיזיקה של שדות מגנטיים, דינמיקת זורמים ותיאוריית היחסות הכללית של איינשטיין כדי ללכוד את האינטראקציות המורכבות בסביבות הקיצוניות האלו. באמצעות המסגרת, החוקרים צפו באינטראקציות של שדות מגנטיים עם חורים שחורים שמסתובבים במהירויות שונות.
עוד בנושא באתר הידען:
2 תגובות
הנושא מעניין. אבל , מה זה יכול לעזור לאנושות? האדם לעולם לא יוכל להשפיע . עדיף להשקיע את הכסף במחקרים שיביאו תועלת.
לפני חודשים כתבתי בתגובה העוסקת במאמר על חורים שחורים כאן באתר על אנרגיה המופקת מהפלת כוס ארצה לעומת שיגורה אל תוך חור שחור.
בכל אופן, אם היום נשאל מהו מקור כל הפלנטות והחיים? האם זהו אלוהי בראשית או חור שחור? לגמרי משוכנע כי התשובה השנייה היא בכיוון הנכון.