Lubang hitam dapat menghancurkan planet – tetapi mereka juga dapat menuntun kita ke dunia alien yang berkembang. Begini caranya.
Salah satu objek paling kuat di alam semesta adalah a Radio Quasar – pemintalan lubang hitam Menyemprotkan partikel yang sangat energik. Datang terlalu dekat dengan satu, dan Anda akan tersedot oleh tarikan gravitasi, atau terbakar dari panas yang intens di sekitarnya. Tapi ironisnya, belajar lubang hitam dan jet mereka dapat memberikan wawasan kepada para peneliti tentang di mana dunia yang berpotensi layak huni di alam semesta.
Sebagai ahli astrofisikaSaya telah menghabiskan dua dekade memodelkan bagaimana lubang hitam berputar, bagaimana hal itu menciptakan jet, dan bagaimana mereka mempengaruhi lingkungan ruang di sekitar mereka.
Apa itu lubang hitam?
Lubang hitam adalah benda -benda astrofisika yang besar yang menggunakan gravitasi untuk menarik benda -benda di sekitarnya. Lubang hitam aktif memiliki struktur berbentuk pancake di sekitarnya yang disebut an Disk akresiyang berisi gas panas dan bermuatan listrik.
Plasma yang membentuk disk akresi datang dari lebih jauh di galaksi. Kapan Dua galaksi bertabrakan dan gabungkanGas disalurkan ke wilayah tengah merger itu. Beberapa gas akhirnya mendekati lubang hitam yang baru digabungkan dan membentuk disk akresi.
ada satu lubang hitam supermasif Di jantung setiap galaksi besar.
Lubang hitam dan disk mereka bisa berputardan ketika mereka melakukannya, mereka menyeret ruang dan waktu bersama mereka-sebuah konsep yang membingungkan dan sangat sulit untuk dipahami secara konseptual. Tetapi lubang hitam penting untuk dipelajari karena mereka menghasilkan sejumlah besar energi yang dapat mempengaruhi galaksi.
Seberapa energik lubang hitam tergantung pada faktor yang berbeda, seperti massa lubang hitam, apakah itu berputar dengan cepat, dan apakah banyak bahan jatuh ke sana. Merger memicu lubang hitam yang paling energik, tetapi tidak semua lubang hitam diumpankan oleh gas dari merger. Di dalam galaksi spiralmisalnya, lebih sedikit gas cenderung jatuh ke tengah, dan lubang hitam pusat cenderung memiliki lebih sedikit energi.
Salah satu cara mereka menghasilkan energi adalah melalui apa yang oleh para ilmuwan disebut “jet“ partikel yang sangat energik. Lubang hitam dapat menarik medan magnet dan partikel -partikel energetik yang mengelilinginya, dan kemudian ketika lubang hitam berputar, medan magnet berputar menjadi jet yang menyemprotkan partikel yang sangat energik.
Medan magnet Putar di sekitar lubang hitam saat berputar untuk menyimpan energi – seperti saat Anda menarik dan memutar karet gelang. Saat Anda melepaskan karet gelang, itu membentak ke depan. Demikian pula, medan magnet melepaskan energinya dengan memproduksi jet ini.
Jet -jet ini dapat mempercepat atau menekan pembentukan bintang di galaksi, tergantung pada bagaimana energi dilepaskan ke galaksi host lubang hitam.
Lubang hitam berputar
Namun, beberapa lubang hitam berputar ke arah yang berbeda dari disk akresi di sekitar mereka. Fenomena ini disebut counterrotation, dan beberapa mempelajari rekan -rekan saya dan saya telah melakukan Sarankan bahwa ini adalah fitur utama yang mengatur perilaku salah satu jenis objek yang paling kuat di alam semesta: The Radio Quasar.
Quasar radio adalah subclass dari lubang hitam yang menghasilkan energi dan jet paling kuat.
Anda dapat membayangkan lubang hitam sebagai bola berputar, dan disk akresi sebagai disk dengan lubang di tengah. Lubang hitam berada di lubang tengah itu dan berputar satu arah, sedangkan disk akresi berputar ke arah lain.
Counterrotation ini memaksa lubang hitam untuk berputar dan akhirnya naik lagi ke arah lain, yang disebut corotation. Bayangkan bola basket yang berputar satu arah, tetapi Anda terus mengetuknya untuk berputar di yang lain. Ketukan akan memutar bola basket. Jika Anda terus mengetuk ke arah yang berlawanan, pada akhirnya akan berputar dan berputar ke arah lain. Disk akresi melakukan hal yang sama.
Karena jet memanfaatkan energi rotasi lubang hitam, mereka hanya kuat hanya ketika lubang hitam berputar dengan cepat. Perubahan dari balasan ke corotation membutuhkan waktu setidaknya 100 juta tahun. Banyak lubang hitam yang awalnya mengimbangi miliaran tahun untuk menjadi lubang hitam corotating yang berputar dengan cepat.
Jadi, lubang -lubang hitam ini akan menghasilkan jet yang kuat baik lebih awal maupun di kemudian hari, dengan selingan di tengah di mana jetnya lemah atau tidak ada.
Ketika lubang hitam berputar dalam kontra -kontrak sehubungan dengan disk akresi, gerakan itu menghasilkan jet kuat yang mendorong molekul dalam gas di sekitarnya berdekatan, yang mengarah ke itu pembentukan bintang.
Tetapi kemudian, dalam korotasi, jet miring. Kemiringan ini membuatnya sehingga jet menyamarkan langsung pada gas, memanaskannya dan menghambat pembentukan bintang. Selain itu, jet juga menyemprotkan sinar-X di seberang galaksi. X-rays kosmik buruk untuk hidup karena mereka dapat membahayakan jaringan organik.
Agar hidup berkembang, kemungkinan besar membutuhkan planet ekosistem yang layak hunidan awan gas panas jenuh dengan sinar-X tidak mengandung planet-planet tersebut. Jadi, para astronom dapat mencari galaksi tanpa jet miring yang datang dari lubang hitamnya. Gagasan ini adalah kunci untuk memahami di mana kecerdasan berpotensi muncul dan matang di alam semesta.
Lubang hitam sebagai pemandu
Pada awal 2022, saya telah membangun model lubang hitam untuk digunakan sebagai panduan. Ini bisa menunjukkan lingkungan dengan jenis lubang hitam yang tepat untuk menghasilkan jumlah planet terbesar tanpa menyemprotnya dengan sinar-X. Kehidupan di lingkungan seperti itu dapat muncul ke potensi penuhnya.
Di mana kondisi seperti itu ada? Jawabannya adalah lingkungan dengan kepadatan rendah di mana galaksi telah bergabung sekitar 11 miliar tahun yang lalu.
Lingkungan ini memiliki lubang hitam yang jet kuatnya meningkatkan laju pembentukan bintang, tetapi mereka tidak pernah mengalami serangan jet miring dalam corotation. Pendeknya, model saya disarankan Secara teoritis, peradaban luar angkasa paling canggih kemungkinan akan muncul di kancah kosmik jauh dan miliaran tahun yang lalu.
Artikel yang diedit ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca Artikel asli.
Kuis Lubang Hitam: Seberapa besar pengetahuan Anda tentang alam semesta?
