לחור השחור הסופר-מאסיבי של שביל החלב יש אישיות מגנטית מפתיעה - עולם הפיזיקה

השדה המגנטי המקיף את החור השחור העל-מסיבי במרכז שביל החלב נצפה לראשונה. אסטרונומים המשתמשים ב- טלסקופ אופק לאירוע (EHT) הופתעו מאופיו המסודר של השדה, שקיים בסביבה האלימה ביותר המקיפה את החור השחור מזל קשת A*. המחקר יכול להוביל להבנה טובה יותר של התפקיד המכריע שממלא השדה המגנטי באופן שבו החור השחור ניזון מהחומר הסובב.

זו הפעם השנייה שה-EHT צופה בשדה המגנטי של חור שחור סופר מסיבי. בשנת 2021 הוא זיהה את שדה החור השחור במרכז הגלקסיה מסייר 87 (M87).

מאמינים שחורים שחורים סופר מסיביים מוקפים בפלזמה שמתערבלת לתוך תהום הכבידה. זה יוצר שדה מגנטי רב עוצמה, שיכול לאחר מכן לקיים אינטראקציה עם החומר הנופל. חומר מאיץ זה פולט כמויות עצומות של קרינה כולל גלי רדיו שמקוטבים על ידי השדה המגנטי המקומי.

רשת גלובלית

ה-EHT היא רשת עולמית של טלסקופי רדיו שיכולים למדוד את הקיטוב הזה ולכן למפות את השדה המגנטי המקיף חור שחור.

קשת A* שוקל כ-6.6 מיליון מסות שמש - שזהו פי אלף פחות מסיבי מ-M87 הענק. למרות ההבדל העצום הזה, אסטרונומי EHT הופתעו מהדמיון בין השדות המגנטיים של שני העצמים.

"ציפינו למצוא חתימה כלשהי של השדה המגנטי פשוט כי אנחנו יודעים שקשת A* עדיין ניזונה, רק לאט מאוד", אומר זירי יונסי מאוניברסיטת קולג' בלונדון, שהוא חבר בצוות EHT. "מה שלא ציפינו היה שדפוס הקיטוב יהיה כל כך דומה במורפולוגיה ל-M87."

לכל החורים השחורים העל-מסיביים שמצמיחים חומר צפויים להיות שדה מגנטי שמוטמע בדסקיות ההצטברות שלהם. השדה מעוגן בפלזמה ממש מחוץ לאופק האירועים ואז מוגבר על ידי סיבוב החור השחור. החור השחור M87 פעיל מאוד עם דיסק צבירה גדול של פלזמה, בהשוואה לקשת A*.

שליטה בזרימה

לשדות המגנטיים של שני העצמים יש קווי שדה מגנטי בתצורות דמויות מערבולת (ראה איור). ככל שהקווים קרובים יותר זה לזה, כך השדה המגנטי חזק ומאורגן יותר. יונסי מעריך שעוצמת השדה המגנטי של מזל קשת A* שווה לזו של מגנט למקרר. למרות שזה אולי לא נשמע כמו הרבה, זה חזק מספיק כדי להשפיע על זרימת הפלזמה המצטברת - ובכך עוזר לשלוט כיצד החור השחור ניזון.

הדמיון לכאורה במבנים של שני השדות המגנטיים גורם לכמה אסטרונומים שתוהים לגבי קווי דמיון אפשריים אחרים.

החור השחור של M87 נובע בעיקר בזכות הסילון הרלטיביסטי שלו. זוהי אלומת חלקיקים מאוחדת היטב אשר נסחפת מעלה מדיסק ההצטברות על ידי השדה המגנטי ומואצת החוצה עד קרוב למהירות האור. סילון אחד נראה לאורך ציר הסיבוב של העצם וייתכן שסילון אחר משתרע בכיוון ההפוך.

בהתחשב בדמיון במבנה המגנטי, יתכן שקשת A* יכול לארח גם סילונים רלטיביסטיים שעד כה לא זוהו.

בועות מסתוריות

אכן, סילונים כאלה יכולים להיות המקור לבועות הפרמי המסתוריות של שביל החלב. מדובר בשתי פולי ענק של חלקיקים טעונים המתנשאים 25,000 שנות אור מעל ומתחת למישור הגלקסיה. ההערכה היא שהם בני כמה מיליוני שנים בלבד, מקורם מהמרכז הגלקטי, אך הסיבה שלהם אינה ברורה.

עם זאת, יונסי מציין שסילון הוא מאוד קולימטיבי, בעוד בועות הפרמי משתרעות על שטח רחב יותר והן כמעט כמו פיצוץ. ובעוד שהוא מחשיב את הדמיון בין שני החורים השחורים כ"סקרנים", אומר יונסי עולם הפיזיקה על הספקנות שלו שלחור השחור של הגלקסיה שלנו יש סילון.

"אפשר לקחת קצת חופש ולפרש זאת יתר על המידה ולומר שאולי זו הוכחה לכך שיכול להיות מטוס", הוא אומר. "או שיכול להיות שאנחנו צריכים נתונים טובים יותר בעתיד ברזולוציה גבוהה יותר ואולי נראה שדפוס הקיטוב משתנה מעט."

שינוי מהיר

M87 נמצא במרחק של 53 מיליון שנות אור, ודיסק ההצטברות של החורים השחורים שלו הוא עצום, כך ששני הגורמים האלה פירושם שאנחנו לא רואים אותו משתנה הרבה על פני מסגרות זמן קצרות. מזל קשת A* קרוב אלינו הרבה יותר במרחק של כ-26,000 שנות אור, ודיסק הצבירה הקטן בהרבה שלו אומר שה-EHT יכול לראות את דיסק ההצטברות משתנה במהלך דקות ושעות.

התמונה הראשונה של מזל קשת A* (בהירות, לא קיטוב), שפורסמה בשנת 2022, הייתה אפוא תצוגה ממוצעת בזמן של החור השחור, ויונסי מציין שזה יכול להיות רק צירוף מקרים שהתמונה בממוצע הזמן של החור השחור. השדה המגנטי נראה דומה ל-M87, כלומר חיפושים אחר סילונים עשויים להיות חסרי תועלת.

"קשת A* משתנה במהירות רבה, ולכן יש הרבה יותר אי ודאות במבנה הנראה בתמונה", אומר יונסי. "אנחנו זקוקים לניטור ארוך טווח, כי מה שאנחנו מסתכלים עליו עכשיו יכול להיות רק תקלה שנראית במקרה כמו M87 ולמעשה זה לא מייצג את המצב הכללי של זמן ממוצע. יכול להיות שהתדמית הזו משתנה מאוד בשנים הקרובות".

אם מזג האוויר מאפשר זאת, ה-EHT צופה בקשת A* מדי שנה, לאחרונה באפריל הקרוב. הוא גם ממשיך לעקוב אחר החור השחור של M87 ומנסה לזהות חורים שחורים סופר מסיביים בגלקסיות אחרות. ככל שנצפים יותר חורים שחורים, כך נדע אם החור השחור של מזל קשת A* ו-M87 באמת הם דוגמאות אופייניות.

התצפיות מתוארות בשני מאמרים ב- מכתבי העיתון האסטרופיסי. נייר אחד מכסה את מדידות הקיטוב והאחר מתאר את ההשלכות שלהם.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/milky-ways-supermassive-black-hole-has-a-surprising-magnetic-personality/