Hoe deeltjes worden gered uit de aantrekkelijkheid van zwarte gaten

Hoe deeltjes worden gered uit de aantrekkelijkheid van zwarte gaten

Visualisatie van een supercomputer laat zien hoe positronen zich gedragen in de buurt van de gebeurtenishorizon van een roterend zwart gat.

De aantrekkingskracht van een zwart gat is zo groot dat zelfs het licht niet kan ontsnappen als het een kritisch korte afstand nadert. Maar je hebt een kans om te ontsnappen. Het is waar dat je een subatomair deeltje moet zijn.

Omdat zwarte gaten materie absorberen in de omgeving, werpen ze ook krachtige stralen heet plasma uit met elektronen en positronen. Voordat de deeltjes de gebeurtenishorizon (punt van geen terugkeer) bereiken, beginnen ze te versnellen. Wanneer ze met een snelheid in de buurt van de snelheid van het licht bewogen, kwamen deze deeltjes uit de gebeurtenishorizon terug en duwden ze uit langs de rotatieas van het zwarte gat.

Het fenomeen wordt relativistische stralen genoemd. Dit zijn gigantische en sterke stromen van deeltjes die licht uitstralen. Wetenschappers hebben tientallen jaren op dergelijke stralen gekeken, maar niemand begrijpt precies hoe weggelopen deeltjes de nodige energie ontvangen.

Om het antwoord te vinden, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe reeks simulaties voor een supercomputer die tien jaar oude theorieën combineerde om nieuwe inzichten te verschaffen in de plasmajetmechanismen die het stelen van energie uit de krachtige zwaartekrachtvelden van zwarte gaten mogelijk maken.

Simulatie verenigt voor de eerste keer theorie, wat verklaart hoe elektrische stromen rond een zwart gat magnetische velden in een straal wringelen, met theorie, waarbij wordt onthuld hoe deeltjes die de gebeurtenishorizon kruisen de totale rotatie-energie van een zwart gat kunnen verminderen. Het model moest niet alleen rekening houden met de versnelling van deeltjes en het licht dat afkomstig is van relativistische stralen, maar ook met de manier waarop positronen en elektronen worden gecreëerd (een botsing van hoogenergetische fotonen, zoals gammastralen). Dit is een paarvorming die licht in materie kan transformeren. De resultaten van de nieuwe modellering wijken niet radicaal af van de eerdere bevindingen, maar geven enkele interessante nuances. Het was bijvoorbeeld mogelijk om een ​​groot aggregaat van deeltjes te vinden waarvan de relativistische energieën negatief zijn, gemeten door waarnemers ver van een zwart gat. Wanneer ze in een zwart gat vallen, wordt de totale energie ervan verminderd.

Bovendien worden wetenschappers geconfronteerd met een verrassing. Het bleek dat zoveel deeltjes met negatieve energie het zwarte gat binnengaan dat de energie die door de val wordt geëxtraheerd vergelijkbaar is met die van het omringende magnetische veld. Als de waarnemingen dit bevestigen, dan is de invloed van deeltjes met negatieve energie zo sterk dat het de verwachtingen ten aanzien van de emissiespectra van zwart gatjets kan veranderen.

Het team is van plan de modellen te verbeteren door de gegevens te vergelijken met echte waarnemingen van observatoria, zoals de Event Horizon-telescoop (het doel is om de eerste foto's te maken van een zwart gat).

Opmerkingen (0)
Zoeken