Sciencemag.cz
Doporučujeme
Černé díry se definují jako gravitační past, oblast, ze které nemůže nic uniknout. Mohou ale (vně horizontu samozřejmě) také vytvářet silné proudy nabitých částic, což vede k explozivním výbuchům gama záření. Tyto výtrysky mohou během pouhých sekund uvolnit více energie, než naše Slunce vyzáří za celý svůj život. Aby mohlo dojít k takové velkolepé události, musí mít černá díra silné magnetické pole. Odkud se však tento magnetismus bere, to bylo dlouho záhadou.
Na základě výpočtů vzniku černých děr vědci z newyorského Flatiron Institute a jejich spolupracovníci konečně našli původ těchto magnetických polí: hroutící se mateřské hvězdy samotných černých děr.
„Hvězdné“ černé díry vznikají poté, co hvězda exploduje jako supernova a zanechá po sobě husté zbytkové jádro, tzv. protoneutronovou hvězdu. Jejím dalším zhroucením se pak vytvoří černá díra.
„Pozorujeme, že jak se tato černá díra formuje, okolní disk protoneutronové hvězdy v podstatě přitiskne své magnetické siločáry k černé díře,“ říká hlavní autor nové studie Ore Gottlieb z Flatiron Institute.
Vědci si dosud nebyli jisti, jak chování těchto magnetických polí během kolapsu neutronové hvězdy do černé díry modelovat . Existovalo několik teorií o černých dírách a jejich magnetismu, ale zdálo se, že žádná z nich nesedí, když se zohlední síla výtrysků černých děr a záblesků gama záření.
Předpokládalo se, že magnetická pole kolabujících hvězd se hroutí do černé díry a během tohoto kolapsu se tyto magnetické siločáry stlačením zesílí, takže hustota magnetických polí se zvýší. Problémem tohoto vysvětlení ale bylo, že silný magnetismus ve hvězdě způsobuje, že hvězda ztrácí rotaci. A bez rychlé rotace nemůže nově vzniklá černá díra vytvořit akreční disk – tok plynu, plazmatu, prachu a částic kolem černé díry – a nemohla by produkovat pozorované jety a záblesky gama záření.
„Zdá se, že se to vzájemně vylučuje,“ říká O. Gottlieb. „Ke vzniku jetu potřebujete dvě věci: silné magnetické pole a akreční disk. Ale magnetické pole získané takovou kompresí nevytvoří akreční disk, a pokud snížíte magnetismus na úroveň, kdy disk může vzniknout, pak není dostatečně silný, aby vytvořil jety.“
Vědci si uvědomili, že předchozí simulace hroutících se neutronových hvězd možná nepodávaly úplný obraz.„Předchozí simulace uvažovaly pouze izolované neutronové hvězdy a izolované černé díry, kde se během kolapsu ztratí veškerý magnetismus. My jsme však zjistili, že tyto neutronové hvězdy mají vlastní akreční disky, stejně jako černé díry,“ říká Gottlieb. „A tak se nabízí myšlenka, že akreční disk možná může zachránit magnetické pole neutronové hvězdy. Tímto způsobem se vytvoří černá díra se stejnými magnetickými siločárami, jimiž byla protkána i (proto)neutronová hvězda.“
Výpočty týmu ukázaly, že při kolapsu neutronové hvězdy, dříve než veškeré její magnetické pole pohltí nově vzniklá černá díra, zdědí disk neutronové hvězdy černá díra a její magnetické siločáry se ukotví, uzavírá tisková zpráva.
She’s Got Her Mother’s Hair: Unveiling the Origin of Black Hole Magnetic Fields through Stellar to Collapsar Simulations, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad8563
Zdroj: Simons Foundation / Phys.org, přeloženo, zkráceno
