Hố đen M87 bắn máy bay phản lực với tốc độ gần như tốc độ ánh sáng

Thiên hà Messier 87 (M87) nằm cách Trái đất 55 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Xử Nữ. Đây là một thiên hà khổng lồ với 12 nghìn cụm sao cầu, 200 cụm sao của Dải Ngân hà có vẻ khiêm tốn khi so sánh. Tại tâm của M87 là một lỗ đen có khối lượng bằng 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt Trời. Đây là lỗ đen đầu tiên mà hình ảnh tồn tại, được tạo ra vào năm 2019 bởi sự hợp tác nghiên cứu quốc tế của Kính viễn vọng Chân trời Sự kiện.

Lỗ đen M87 này bắn ra một tia plasma với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, được gọi là máy bay phản lực tương đối tính Dài 6 nghìn năm ánh sáng. Năng lượng khổng lồ cần thiết để cung cấp năng lượng cho phản lực này có thể đến từ lực hấp dẫn của lỗ đen. Nhưng làm thế nào một máy bay phản lực như vậy phát sinh và điều gì đảm bảo sự ổn định của nó trên những khoảng cách rất lớn vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng.

M87 thu hút vật chất, vật chất quay trong đĩa theo quỹ đạo co lại cho đến khi bị lỗ đen hấp thụ. Máy bay phản lực được phóng từ trung tâm của đĩa bồi tụ bao quanh M87, và các nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Goethe cùng với các nhà khoa học từ châu Âu, Mỹ và Trung Quốc, đã mô hình hóa khu vực này rất chi tiết. Họ sử dụng mô phỏng D phức tạp nhất trên một siêu máy tính, sử dụng một lượng thời gian đáng kinh ngạc của CPU để mô phỏng và phải giải đồng thời các phương trình của thuyết tương đối rộng của Albert Einstein, phương trình điện từ của James Maxwell và phương trình thủy động lực học của Leonard Euler . Kết quả là một mô hình trong đó các giá trị được tính toán cho nhiệt độ, mật độ vật chất và từ trường tương ứng tốt một cách đáng ngạc nhiên với những gì được suy ra từ các quan sát thiên văn.

Trên cơ sở này, các nhà khoa học có thể theo dõi chuyển động phức tạp của các photon trong không-thời gian bị biến dạng của vùng trong cùng của máy bay phản lực và biến nó thành một hình ảnh vô tuyến. Sau đó, họ có thể so sánh những hình ảnh mô phỏng trên máy tính này với những quan sát được thực hiện bởi nhiều kính thiên văn và vệ tinh vô tuyến trong ba thập kỷ qua.

Tiến sĩ Alejandro Cruz-Osorio, tác giả chính của nghiên cứu, lưu ý rằng “mô hình lý thuyết của chúng tôi về sự phát xạ điện từ và hình thái phản lực của M87 phù hợp đáng ngạc nhiên với các quan sát trong phổ vô tuyến, quang học và hồng ngoại. Hố đen siêu lớn M87 có khả năng quay nhanh và plasma bị từ hóa mạnh trong tia phản lực, gia tốc các hạt tới quy mô hàng nghìn năm ánh sáng ”.

Giáo sư Luciano Rezzolla từ Viện Vật lý Lý thuyết tại Đại học Goethe ở Frankfurt lưu ý rằng "thực tế là các hình ảnh tính toán của chúng tôi rất gần với các quan sát thiên văn là một xác nhận quan trọng khác rằng thuyết tương đối rộng của Einstein là lời giải thích tự nhiên và chính xác nhất cho sự tồn tại. của các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm các thiên hà. Mặc dù vẫn còn chỗ cho những lời giải thích thay thế, nhưng kết quả nghiên cứu của chúng tôi đã khiến 'căn phòng' này nhỏ hơn nhiều. "

Đọc thêm:

• Những lỗ đen giả định này có thể xóa bỏ quá khứ của bạn và thay đổi tương lai của bạn
• Một "hố đen" bí ẩn được phát hiện trên bản đồ vệ tinh của Google