Tylko niektóre supermasywne czarne dziury emitują niezwykle silne strumienie materii, dżety. Pozostałe tego nie robią. Być może właśnie naukowcom udało się ustalić dlaczego tak się dzieje.

Korzystając z Kosmicznego Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, europejskiego satelity XMM-Newton, niemieckiego satelity ROSAT oraz Very Large Array, badacze przeanalizowali ponad 700 kwazarów – gwałtownie rosnących supermasywnych czarnych dziur – starając się określić czynniki odpowiadające za emisję dżetów.

Dżety z supermasywnych czarnych dziur mogą dostarczać ogromne ilości energii do ich otoczenia i silnie wpływać na jego ewolucję. Wcześniej naukowcy wiedzieli, że supermasywne czarne dziury muszą szybko wirować, aby napędzać silne dżety. Problem jednak w tym, że nie wszystkie szybko wirujące czarne dziury takie dżety mają.

Odkryliśmy, że jest jeszcze jeden czynnik odpowiadający za to czy supermasywna czarna dziura wyemituje dżety. Jest to swego rodzaju korona czarnej dziury. Jeżeli nie ma korony jasnej w zakresie rentgenowskim, to i do emisji silnych dżetów nie dojdzie – mówi Shifu Zhu z Penn State, autor artykułu.

W astronomii mianem korony określa się najczęściej zewnętrzną atmosferę słońca. Korona czarnej dziury to region rzadkiego, gorącego gazu znajdujący się nad i pod dużo gęstszym dysskiem materii wirującym wokół czarnej dziury. Tak samo jak w przypadku korony słonecznej, korony czarnej dziury związane są z bardzo silnym polem magnetycznym.

Badacze uzyskali najnowsze wyniki badań poprzez szczegółową analizę emisji w zakresie rentgenowskim z kwazarów. Wcześniejsze badania wskazywały, że kwazary bez dżetów wykazują charakterystyczny związek między jasnością w zakresie rentgenowskim i ultrafioletowym. Związek ten tłumaczy się tym, że ultrafioletowe promieniowanie z dysku uderza w cząstki gazu w koronie. W wyniku tych zderzeń promieniowanie ultrafioletowe zmienia się w rentgenowskie.

W ramach najnowszych badań astronomowie postanowili zbadać zachowanie kwazarów emitujących dżety. Okazało się, że także w ich przypadku, podobnie jak w przypadku kwazarów bez dżetów występuje bardzo podobna korelacja między promieniowaniem rentgenowskim i ultrafioletowym, a zatem promieniowanie X także powstaje w koronie czarnej dziury.

Takie wnioski są dużym zaskoczeniem. Wcześniej, astronomowie uważali, że promieniowanie rentgenowskie w kwazarach z dżetami powstaje u podstawi dżetów, ponieważ takie kwazary wydają się jaśniejsze w zakresie rentgenowskim od kwazarów bez dżetów. Nowe badania potwierdzają taką różnicę jasności, ale wskazują, że dodatkowe promieniowanie rentgenowskie pochodzi z jaśniejszej korony czarnej dziury.

Odkrycie, że promieniowanie rentgenowskie w kwazarach z dżetami pochodzi z korony czarnej dziury, a nie z dżetów, podważa przekonanie jakie naukowcy analizujący naturę tego promieniowania mieli przez ostatnie 35 lat

– mówi Guang Yang z Texas A&M University, współautor opracowania.

Wnioski zatem wskazują na to, że aby doszło do emisji silnych dżetów, kwazar musi posiadać jasną koronę zanurzoną w silnym polu magnetycznym wokół szybko wirującej czarnej dziury. Kwazary z ciemniejszymi koronami i słabszym polem magnetycznym emitują słabsze dżety, albo w ogóle nie emitują dżetów.

Jak wskazuje Zhu, zarówno silne dżety jak i jasne korony czarnych dziur mogą być napędzane przez silne pole magnetyczne, które z kolei może być wynikiem obecności gęstego dysku, z którego więcej materii opada na czarną dziurę.

By Radek Kosarzycki

Popularyzator astronomii. Redaktor w Spider's Web.