Svarte hol regulerer sin eigen masse

Nye resultat frå NASAs rombaserte røntgenteleskop, Chandra X-ray Observatory, har gjort store framsteg når det gjeld å forklara korleis ein spesiell type svarte hol kan vera istand til å deaktivera jetstrålene dei produserer. Resultata tyder på at desse svarte hola har ein innebygd mekanisme for å regulera farten dei veks med.

biletet av stjerner i universet

Foto: X-ray: NASA/CXC/Harvard/J. Neilsen et al. Optical: Palomar DSS2

Storleiksklassane til svarte hol i universet varierer frå dei supermassive, der massen ligg i området frå millionar til milliardar solmassar, til dei mykje mindre svarte hola, som kjem av kollaps av massive stjerner og har massar på rundt 7-25 gonger solas. Supermassive svarte hol truleg er kjelda til kvasarar, kraftig strålande lyskjelder som kjem av materien som omringar og "matar" det svarte holet, og desse er nokre av dei mest lyssterke objekta i universet. Nokre svarte hol av den mindre typen har kraftige jetstråler i radiobølgje-området som skyt ut partiklar og stråling, slik ein også observerer hos kvasarar, og desse blir derfor kalla mikro-kvasarar.

Kosmisk tautrekking

Ein ny studie har sett på ein mikro-kvasar i vår eigen galakse kalla GRS 1915+105, som inneheld eit svart hol som veg omkring 14 gonger så mykje som sola. Det svarte holet "et" materie frå ei nabostjerne, og når materien frå stjerna blir trekt mot holet, blir det forma som blir kalla ein akkresjonsskive omkring det. Systemet GRS 1915 har vist seg å variera i åtferd på ein oppsiktsvekkjande uføreseieleg måte, og komma ei samankopling av mellom skiva av materie og radio-jetstrålen som ein ikkje heilt har forstått.

Kunstnarisk framstilling av ein mikrokvasar som syg materie frå nabostjerna
Kunstnarisk framstilling av ein mikrokvasar som syg materie frå nabostjerna.
Illustrasjon: ESA

Spektrografen om bord på Chandra har observert GRS 1915 elleve gonger sidan han vart skoten opp i 1999. Observasjonane og dei etterfølgjande studiane har avslørt at det svarte holets jetstråle i periodar kan bli skrudd av ettersom ein varm vind av røntgenstråling byrjar å blåsa ut frå den omkringliggjande akkresjonsskiven. Denne vinden blir på si side anteken å skru av jetstraumen ved å fråta den materien som elles ville drive han. Motsett ser ein at når vinden minkar og døyr ut, kan jetstrålen oppstå igjen. Forskarane har enno ikkje forstått kva som driv denne vekselsvisa tautrekkinga mellom dei to strålingskjeldene.

Forskingsresultata viser også at vinden og jetstraumen fører omtrent lik mengd materie vekk frå det svarte holet, noko som tyder på at det svarte holet på eit eller anna vis regulerer farten han samlar opp mykje på, ved å variera mellom dei to mekanismane for å støyta materie ut i rommet. Ei slik sjølv-regulering er vanleg å snakka om når det gjeld supermassive svarte hol, men dette er det første klare beviset for ein slik mekanisme hos han langt mindre massive typen.

To mysterium å løysa

Ut frå desse resultata har ein fastslått ein ny samanheng mellom dei to typane svarte hol, då ein har funne ut at supermassive og stellare svarte hol oppfører seg relativt likt, så lenge storleikane er tekne i betraktning. Jo meir massivt eit svart hol er, desto lengre tidsskalaer burde forandringar i åtferda til desse skei på. Eit forandring i systemet GRS 1915 som skjer over ein times tid, ville dermed svara til eit tidsrom på 10 000 år for eit supermassivt svart hol som veg ein milliard gonger meir enn sola. Ein har derfor ingen sjanse til å utforska dei supermassive svarte hola i såpass stor detalj, så denne samanhengen gjer at ein kan læra svært mykje om svarte hol ved berre å studera dei små svarte hola som denne mikro-kvasaren. I tillegg har ein ved å studera GRS 1915 kunna komma nærare løysinga på ikkje berre eitt, men to mysterium i astronomien: Korleis jetstrålene hos svarte hol kan deaktiverast, og i tillegg korleis svarte hol regulerer sin eigen vekst.

 

By Kristin C. Carlsson
Published Aug. 14, 2012 10:46 AM - Last modified Feb. 13, 2023 11:59 AM