Το μαγνητικό πεδίο βοηθά την εκτόξευση αερίων από τις μαύρες τρύπες

Οι ισχυροί “άνεμοι” που δημιουργεί μια μαύρη τρύπα γύρω της, προέρχονται από την τεράστια ενέργεια που δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο της, σύμφωνα με μια νέα διεθνή επιστημονική έρευνα, με τη συμμετοχή του αστροφυσικού Δημοσθένη Καζάνα και Ιωάννη Κοντόπουλου, μέλη της Ακαδημίας Αθηνών. 

Μια μαύρη τρύπα κλέβει αέριο από ένα κανονικό αστέρι σε αυτή την καλλιτεχνική απεικόνιση του δυαδικού συστήματος αστέρων GRO J1655-40. Το περισσότερο από το αέριο τραβιέται προς ένα σπειροειδή δίσκο προς το εσωτερικό (κόκκινο) γύρω από τη μαύρη τρύπα, αλλά οι άνεμοι που οδηγούνται από μαγνητικά πεδία εκτοξεύουν κάποια ποσότητα αερίου μακριά.

Οι μαύρες τρύπες -εκτός από το να «καταπίνουν» άστρα και πλανήτες (ή και διαστημόπλοια στις ταινίες του Χόλιγουντ!)- εκπέμπουν τρομακτικές ακτινοβολίες και ανέμους, καθώς «φτύνουν» ένα μεγάλο μέρος από την ύλη που είχε την ατυχία να πέσει πάνω τους. Εκτιμάται ότι το 10% έως 50% της ιοντίζουσας ακτινοβολίας του σύμπαντος γεννιέται από την προσέλκυση αερίων μαζών γύρω από τις κολοσσιαίες μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών. Αυτή η ακτινοβολία γίνεται αντιληπτή από τα τηλεσκόπια στο φάσμα του υπεριώδους και των ακτίνων-Χ.

Όμως εκτός από την εκπεμπόμενη ακτινοβολία, ο λεγόμενος «δίσκος προσαύξησης» (accretion disk) γύρω από την μαύρη τρύπα, ο οποίος περιβάλλει τα σύνορά της (τον «ορίζοντα γεγονότων»), στέλνει στο διάστημα πανίσχυρους ανέμους αερίων και ύλης. Οι άνεμοι αυτοί μπορούν ακόμη και να σταματήσουν τη δημιουργία άστρων σε ένα γαλαξία.

Η μελέτη αυτών των ανέμων και του μηχανισμού της δημιουργίας τους στους δίσκους προσαύξησης των μελανών οπών αποτελεί ένα από τους κεντρικούς στόχους της σύγχρονης αστροφυσικής.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Keigo Fukumura του Πανεπιστημίου Τζέημς Μάντισον της Βιρτζίνια, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστρονομίας «Nature Astronomy«, έριξαν φως στη μαγνητική προέλευση αυτών των ανέμων. Η μελέτη δείχνει ότι η ίδια η δημιουργία του δίσκου προσαύξησης γύρω από μια μαύρη τρύπα είναι μια μαγνητική διαδικασία, η οποία στη συνέχεια γεννά τους ανέμους μέσα από διάφορες μαγνητο-υδροδυναμικές διαδικασίες.

Τα νέα στοιχεία από τις μελλοντικές παρατηρήσεις με τα διαστημικά τηλεσκόπια Chandra, XMM-Newton και NuSTAR αναμένεται να «τεστάρουν» κατά πόσο αυτές οι εκτιμήσεις των επιστημόνων είναι σωστές. Στο πιο μακρινό μέλλον, η αποστολή ATHENA του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), που αναμένεται να εκτοξευθεί το 2028, θα φωτίσει πολύ περισσότερο τι συμβαίνει σε ένα δίσκο προσαύξησης γύρω από μια μαύρη τρύπα.