Astrônomos mätte för första gången den momentana kraften hos jetstrålarna som drevs ut av det binära systemet Cygnus X-1, beläget 7 200 ljusår från Terra. Uppgifterna avslöjar en energiproduktion motsvarande nästan tiotusen solar, med hastigheter nära 540 miljoner kilometer i timmen, ungefär hälften av ljusets hastighet. Forskningen, ledd av Steve Prabu av Universidade av Oxford, använde 18 år av högupplösta radioobservationer från ett internationellt nätverk av teleskop.
Avanço i direkt effektmätning
Teamet kunde beräkna strålens kraft baserat på graden av krökning som observerades i strukturerna som fångades på bilderna. Radioobservationer i kombination med datormodellering gjorde att jetaktivitet kunde registreras i realtid, snarare än baserat på historiska medelvärden beräknade över årtusenden. Antes av detta arbete kunde jetkraft endast härledas genom indirekta metoder som tog hänsyn till mycket långa tidsskalor.
Forskare fokuserade på hur strålarna interagerade med den intensiva stjärnvinden som produceras av den blå superjättestjärnan som kretsar runt det svarta hålet. Flödena rörde sig inte i en rak linje, de verkade vara krökta och förskjutna av trycket som genererades av följeslagarens vind. Prabu hänvisade till dem som “dansande jets” på grund av deras oscillerande rörelse orsakad av den dynamiska stjärnmiljön.
Cygnus X-1 och dess plats i astronomins historia
Cygnus X-1 har en speciell plats inom astronomi eftersom det var den första svarta hålskandidaten som allmänt accepterades av det vetenskapliga samfundet. Descoberto på 1960-talet är systemet fortfarande ett av de mest studerade av Via Láctea. Det svarta hålet är relativt blygsamt jämfört med de supermassiva svarta hålen som finns i galaktiska centra, men det förblir mycket aktivt eftersom det ständigt drar gas från sin medföljande stjärna.
Esse-material ger bränsle till ackretionsprocessen runt det svarta hålet och bidrar till bildandet av energiska jetstrålar. Det svarta hålet ger sin följeslagare möjlighet att mata det, vilket skapar ett kontinuerligt utbyte mellan de två objekten när de kretsar runt varandra. Forskarna fann också att cirka tio procent av den energi som frigörs när materia faller mot det svarta hålet försvinner av strålarna.
Impacto för att förstå universum
- Jatos av svarta hål genererar stötvågor som påverkar kosmiska strukturer på stora avstånd.
- Flödena ger kinetisk återkoppling mellan svarta hål och deras omgivande miljöer.
- Sem denna energiinjektion, galaxbildningsmodeller reproducerar inte de observerade egenskaperna.
- Medir direktkraft representerar tekniska framsteg för astronomer som studerar kompakta föremål.
Observationerna publicerade i tidskriften Nature Astronomy kan hjälpa forskare att bättre förstå den bredare roll som svarta håls jetstrålar spelar i universum. Segundo författarna till forskningen, är injektion av energi i den omgivande miljön avgörande för att kosmologiska modeller ska fungera korrekt. Medir jetkraft direkt, snarare än medelvärde över mycket långa perioder, representerar ett stort tekniskt framsteg.
Perspectivas Framtidsforskning
Forskargruppen noterade att att studera dessa jetstrålar mer i detalj kan förbättra förståelsen för hur svarta hål interagerar med deras omedelbara miljöer. Prabu sa att han hoppas kunna tillämpa liknande tekniker på andra svarta hålssystem i framtida studier, förfina beräkningsmodeller och undersöka effektvariationer över tiden. Arbetet började medan Prabu var anslutet till Universidade Curtin, vid Austrália, och innebar internationellt samarbete mellan forskare. Detaljerade 2016-observationer avslöjade Cygnus X-1:s jetstrålar under en hel omloppsperiod, vilket ger en visuell registrering av fenomenet som har fascinerat astronomer i årtionden.