Mokslininkai pirmą kartą sėkmingai išmatuoja juodųjų skylių srautų galią, kuri lyginama su 10 000 saulių energija. Tyrimas, atliktas naudojant planetos dydžio radijo teleskopų tinklą, atskleidžia, kaip juodosios skylės formuoja aplinkines galaktikas.
Juodųjų skylių srautų tyrimas
Tyrėjai, vadovaujami Curtin universiteto, pasiekė svarbų žingsnį suprasdami, kaip juodosios skylės veikia visatą, tiesiogiai išmatuodami jų srautų galią. Naudojant pasaulinį radijo teleskopų tinklą, jie gavo išsamius vaizdus, kurie atskleidžia, kiek energingi šie srautai gali būti. Tyrimo rezultatai patvirtina seniai žinomas teorijas apie juodųjų skylių vaidmenį galaktikų struktūroje.
Tyrimo detalės
Tyrimas, paskelbtas žurnale Nature Astronomy, buvo sutelktas į Cygnus X-1 – gerai žinomą sistemą, kurioje yra pirmasis patvirtintas juodasis skylė ir milžiniška supergigantiška žvaigždė. Mokslininkai nustatė, kad srautai, sklindantys iš šios juodosios skylės, turi energijos kiekį, lygų apie 10 000 saulių energijos.
Kaip buvo atlikti matavimai
Norint atlikti šiuos matavimus, tyrėjai naudojo plačiai išsidėsčiusį teleskopų tinklą, kuris veikė kaip vienas įrenginys. Šis metodas leido stebėti, kaip srautai buvo stumiami ir iškraipomi galingų vėjų, sklindančių iš šalia esančios žvaigždės, kai juodoji skylė juda savo orbitoje. Tai panašu į tai, kaip stiprūs vėjai Žemėje gali iškraipyti vandens srovę iš fontano.
Stellariniai vėjai ir srautų galia
Mokslininkai, apskaičiuodami žvaigždės vėjo stiprumą ir stebėdami, kaip srautai buvo iškreipti, galėjo nustatyti srautų galią konkrečiu momentu. Tai pirmas kartas, kai mokslininkai tiesiogiai išmatuoja juodųjų skylių srautų energiją, o ne remiasi ilgalaikiais vidurkiais.
Greitis ir energijos perdavimas
Be to, tyrėjai taip pat išmatuoja srautų greitį, kuris yra maždaug pusė šviesos greičio, arba apie 150 000 kilometrų per sekundę. Šio greičio nustatymas buvo iššūkis mokslininkams daugelį metų.
„Šokantys srautai“ ir nauji atradimai
Pirmasis tyrimo autorius Dr. Steve Prabu, kuris dirbo CIRA tyrimo metu ir dabar yra Oksfordo universitete, paaiškino, kad komanda naudojo seką vaizdų, kad stebėtų tai, ką jis apibūdino kaip „šokantys srautai“. Tai terminas, kuris apibūdina, kaip srautai nuolat keičia kryptį, kai juos stumia supergigantiškos žvaigždės stiprūs vėjai, kai abu objektai sukasi vienas aplink kitą.
„Vienas iš pagrindinių šio tyrimo atradimų yra tas, kad apie 10 procentų energijos, išsiskiriančios, kai materija krenta į juodąją skylę, yra perduodama srautais“, – sakė Dr. Prabu. „Tai buvo tai, ką mokslininkai paprastai mano didelės apimties modeliuose apie Visatą, tačiau iki šiol buvo sunku patvirtinti stebėjimais.“
Teorijų patvirtinimas apie juodųjų skylių fiziką
Kitas autoritetingas autorius, profesorius James Miller-Jones, iš CIRA ir Curtin ICRAR padalinio, pažymėjo, kad ankstesniais metodais buvo galima tik apytikriai įvertinti srautų galią per itin ilgas laikotarpius, kartais siekiančius tūkstančius ar milijonus metų. Tai apsunkino tiesioginį srautų energijos palyginimą su X spindulių emisijomis, kurios atsiranda, kai materija krenta į juodąją skylę.
„Kadangi mūsų teorijos rodo, kad fizika aplink juodąsias skyles yra labai panaši, dabar galime naudoti šį matavimą, kad tvirtai suprastume srautų energiją, nesvarbu, ar jie iš juodųjų skylių, kurių masė yra 10 ar 10 milijonų kartų didesnė už Saulę“, – sakė profesorius Miller-Jones.
„Radijo teleskopų projektai, tokie kaip Square Kilometre Array Observatory, šiuo metu statomas Vakarų Australijoje ir Pietų Afrikoje, tikimasi aptikti srautus iš juodųjų skylių milijonuose tolimų galaktikų, o šis naujas matavimas padės kalibruoti jų bendrą energijos išėjimą. Juodųjų skylių srautai teikia svarbų grįžtamąjį ryšį aplinkai ir yra kritiškai svarbūs suprantant galaktikų evoliuciją.
Ką tai reiškia Lietuvai?
Šis tyrimas atveria naujas galimybes suprasti juodųjų skylių poveikį visatai ir galaktikų vystymąsi, kas gali turėti netiesioginės įtakos ir Lietuvos astronomų tyrimams bei mokslo plėtrai. Sužinojimai apie juodųjų skylių srautų energiją gali prisidėti prie geresnio supratimo apie visatos struktūrą ir galaktikų dinamiką, o tai galiausiai gali turėti įtakos moksliniams projektams ir bendradarbiavimui tarptautiniu lygiu.
