החור השחור M87 יורה סילונים כמעט במהירות האור

הגלקסיה מסייר 87 (M87) ממוקמת במרחק של 55 מיליון שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים בתולה. זוהי גלקסיה ענקית עם 12 אלף צבירים כדוריים, 200 הצבירים הכדוריים של שביל החלב נראים צנועים בהשוואה. במרכז M87 נמצא חור שחור עם מסה של 6,5 מיליארד מסות שמש. זהו החור השחור הראשון שעבורו קיימת תמונה, שנוצר בשנת 2019 על ידי שיתוף הפעולה המחקרי הבינלאומי Event Horizon Telescope.

החור השחור הזה M87 יורה החוצה סילון פלזמה במהירויות הקרובות למהירות האור, הנקרא סילון רלטיביסטי אורכו 6 אלף שנות אור. האנרגיה העצומה הנדרשת להנעת הסילון הזה מגיעה ככל הנראה מכוח הכבידה של החור השחור. אבל איך מטוס כזה נוצר ומה מבטיח את יציבותו למרחקים עצומים עדיין לא לגמרי ברור.

M87 מושך חומר, המסתובב בדיסק במסלול מתכווץ עד שהוא נספג בחור השחור. הסילון משוגר ממרכז דיסק ההצטברות המקיף את M87, ופיזיקאים תיאורטיים מאוניברסיטת גתה, יחד עם מדענים מאירופה, ארה"ב וסין, עיצבו אזור זה בפירוט רב. הם השתמשו בסימולציה התלת-ממדית המורכבת ביותר במחשב-על, שמשתמש בכמות מדהימה של זמן מעבד עבור הסימולציה, והיה עליהם לפתור בו-זמנית את משוואות תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין, משוואות האלקטרומגנטיות של ג'יימס מקסוול ומשוואות ההידרודינמיקה של לאונרד אוילר. . התוצאה הייתה מודל שבו הערכים שחושבו עבור טמפרטורה, צפיפות חומר ושדות מגנטיים תואמים בצורה מפתיעה את מה שהוסק מתצפיות אסטרונומיות.

על בסיס זה, מדענים הצליחו לעקוב אחר התנועה המורכבת של פוטונים במרחב-זמן המעוות של האזור הפנימי ביותר של הסילון ולהפוך אותו לתמונת רדיו. לאחר מכן הם יכלו להשוות את התמונות המדומות במחשב עם תצפיות שנעשו על ידי טלסקופי רדיו ולוויינים רבים במהלך שלושת העשורים האחרונים.

ד"ר אלחנדרו קרוז-אוסוריו, המחבר הראשי של המחקר, מציין כי "המודל התיאורטי שלנו של הפליטה האלקטרומגנטית ומורפולוגיית הסילון של M87 תואם באופן מפתיע לטובה עם תצפיות בספקטרום הרדיו, האופטי והאינפרא אדום. סביר להניח שהחור השחור הסופר-מסיבי M87 מסתובב במהירות והפלזמה ממוגנטת בחוזקה בסילון, ומאיצה חלקיקים לקנה מידה של אלפי שנות אור".

פרופסור לוצ'יאנו רצולה מהמכון לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת גתה בפרנקפורט מציין כי "העובדה שהתמונות המחושבות שלנו כל כך קרובות לתצפיות אסטרונומיות היא אישור חשוב נוסף לכך שתורת היחסות הכללית של איינשטיין היא ההסבר המדויק והטבעי ביותר לקיום. של חורים שחורים סופר מסיביים במרכז הגלקסיות. למרות שעדיין יש מקום להסברים חלופיים, תוצאות המחקר שלנו הפכו את ה'חדר' הזה לקטן הרבה יותר".

קרא גם:

• חורים שחורים היפותטיים אלה יכולים למחוק את העבר שלך ולשנות את עתידך
• "חור שחור" מסתורי התגלה במפות הלוויין של גוגל