Yra du pagrindiniai teoriniai modeliai, aiškinantys čiurkšlių kilmę. Pagal pirmąjį, Blandfordo-Znajeko arba tiesiog BZ, energiją plazmai suteikia juodosios skylės sukimasis. Pagal antrąjį, disko modelį, energija ateina tiesiai iš dujų, krentančių į juodąją skylę. Abu modeliai paaiškina pagrindines stebimas čiurkšlių savybes, tačiau atkurti detalius stebimus čiurkšlių spinduliuotės profilius ir panašius atvaizdus iki šiol buvo labai sudėtinga.

Juodoji skylė M87. R.-S. Lu (SHAO) and E. Ros (MPIfR), S.Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Dabar mokslininkai įveikė šį iššūkį, pasitelkę naujausius skaitmeninius modelius, ir pritaikė juos galaktikos M87 čiurkšlei tirti. Modeliuose apjungiama bendroji reliatyvumo teorija ir magnetohidrodinamika – abu reiškiniai labai svarbūs čiurkšlių plazmos judėjimui.

M87 galaktika yra viena artimiausių mums, o jos čiurkšlė stebėta įvairiuose bangų ruožuose bei labai įvairiais masteliais, nuo kiloparsekų iki gerokai mažesnių už parseką. Pagrindinės dalelės, kuriančios čiurkšlės spinduliuotę, yra elektronai, įgreitinami magnetinio lauko poveikio; jų įtraukimas yra svarbiausia modelio naujovė.

Juodoji skylė M87. Event Horizon Telescope Collaboration

Atlikę spinduliuotės pernašos skaičiavimus, tyrėjai modelio rezultatus – elektronų pasiskirstymą erdvėje – pavertė milimetrinių bangų spinduliuotės nuotraukomis. Dirbtinės nuotraukos realias atkartojo tik tada, kai pasirinktas čiurkšlės energijos generavimo modelis buvo BZ, t.y. čiurkšlės energija ateina iš juodosios skylės, o ne akrecinio disko.

Tiesa, magnetinė energija, sukurianti elektronus, ateina iš krentančių dujų; BZ mechanizmas tik įgreitina elektronus ir paleidžia juos čiurkšle tolyn. Šis rezultatas padės geriau suprasti juodųjų skylių evoliuciją ir jų sąveiką su savo galaktikomis.

Juodoji skylė M87. Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adn3544

Tyrimo rezultatai publikuojami Science Advances.