Naukowcy przeprowadzili innowacyjne symulacje wirujących czarnych dziur oparte na ogólnej teorii względności (OTW), które wyjaśniły, że skrajnie jasny dysk akrecyjny wykazuje ruch precesyjny napędzany spinem czarnej dziury.
Odkrycie to podkreśla potencjał tego spinu jako głównego czynnika napędzającego okresowe fluktuacje jasności obserwowane w tych skrajnie jasnych dyskach akrecyjnych.
Gaz wiruje wokół czarnej dziury z powodu intensywnej grawitacji tejże, tworząc dysk akrecyjny. Dyski takie, będące jednymi z najbardziej wydajnych mechanizmów konwersji energii we Wszechświecie, emitują światło i strumienie plazmy. Gdy czarna dziura wiruje wokół własnej osi, dysk akrecyjny chwieje się jak bączek. Ten ruch precesyjny został zbadany w mniej jasnych dyskach akrecyjnych, ale nie jest jasne, czy to samo zjawisko występuje w skrajnie jasnych dyskach akrecyjnych, które emitują silne promieniowanie.
Naukowcy z Uniwersytetu w Tsukubie (Japonia) przeprowadzili wielkoskalową symulację hydrodynamiki promieniowania elektromagnetycznego opartą na ogólnej teorii względności – i po raz pierwszy wykazali, że ruch precesyjny skrajnie przechylonego jasnego dysku akrecyjnego jest spowodowany wirowaniem czarnej dziury. Co więcej, ruch ten okresowo zmienia kierunek strumieni i promieniowania emitowanego z czarnej dziury, co wskazuje, że okresowe fluktuacje jasności skrajnie jasnych dysków akrecyjnych mogą być spowodowane przez spin czarnej dziury. Przyczyna takich okresowych fluktuacji nie była wcześniej znana.
W przyszłości naukowcy zamierzają zweryfikować, czy czarne dziury wirują, poprzez analizy porównawcze między symulacjami długoterminowymi a danymi obserwacyjnymi. To pionierskie osiągnięcie może pogłębić nasze zrozumienie tego, w jaki sposób spin czarnej dziury wpływa na zjawiska kosmiczne, i wniesie znaczący wkład w lepsze uzasadnienie ram czasoprzestrzennych czarnych dziur i ogólnej teorii względności.
Wyniki pracy zostały opublikowane w „The Astrophysical Journal”.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Influence of a Black Hole's Spin: First Evidence of Precession in Ultraluminous Accretion Disks
- General Relativistic Radiation Magnetohydrodynamics Simulations of Precessing Tilted Super-Eddington Disks
Źródło: Uniwersytet w Tsukubie
Na ilustracji: Wizja artystyczna wirującej czarnej dziury. Źródło: Droneandy/Shutterstock
