Zespół astrofizyków opracował zaawansowany kod numeryczny, który pozwala wyjaśnić, w jaki sposób rotująca czarna dziura przekształca energię własnego obrotu w ultra-szybki strumień cząstek – relatywistyczny dżet.
Czarne dziury są źródłem najsilniejszych strumieni, które mogą rozciągać się na tysiące lat świetlnych i wpływać na ewolucję całych galaktyk. Przykładem jest M87* – supermasywna czarna dziura w centrum galaktyki M87, której masa odpowiada sześciu i pół miliarda Słońc. Jej szybko wirujący horyzont generuje strumień cząstek wyrzucanych z prędkością bliską światłu na odległość 5000 lat świetlnych.
Naukowcy z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie pod kierownictwem prof. Luciano Rezzolli stworzyli unikalny kod FPIC, który precyzyjnie opisuje procesy fizyczne zachodzące blisko czarnej dziury. W swoich najnowszych symulacjach wykazali, że kluczowe znaczenie dla powstawania strumieni mają nie tylko silne pola magnetyczne (mechanizm Blandforda-Znajeka), ale także zjawisko rekoneksji magnetycznej – gwałtownego przeorganizowania linii pola magnetycznego, które prowadzi do uwalniania energii, powstawania gorącej plazmy i emisji cząstek.
Badania Niemców wymagały użycia superkomputerów i zaawansowanej matematyki, pozwalając odkryć efekt powstawania relatywistycznych plazmoidów oraz cząstek o ujemnej energii, które napędzają strumienie i inne ekstremalne zjawiska w otoczeniu czarnych dziur.
Odkrycie nowego mechanizmu wyjaśnia, dlaczego aktywne jądra galaktyk są tak jasne i jak czarne dziury potrafią przyspieszać cząstki do prędkości niemal równej prędkości światła. Zdobyta wiedza może znacząco rozszerzyć nasze rozumienie ewolucji galaktyk i Wszechświata.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- How Black Holes Produce Powerful Relativistic Jets
- Electromagnetic Energy Extraction from Kerr Black Holes: Ab Initio Calculations
Źródło: Goethe University Frankfurt
Na ilustracji: Łańcuch plazmoidów tworzy się na płaszczyźnie równikowej wzdłuż warstwy prądowej, gdzie gęstość cząstek (część lewa) jest wyższa. W tym miejscu następuje rekoneksja magnetyczna, przyspieszająca cząstki do bardzo wysokich energii (część prawa). Cząstki osiągają również prędkości relatywistyczne wzdłuż osi obrotu i ostatecznie tworzą dżet napędzany mechanizmem Blandforda-Znajka. Ilustracja: Meringolo, Camilloni, Rezzolla (2025)
