Que condições levariam a esse evento em torno do buraco negro na galáxia Pictor A?

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Esta é uma imagem de um jato de partículas saindo do buraco negro supermassivo no centro da galáxia Pictor A quase à velocidade da luz. Fonte

Este evento é supostamente criado a partir de um buraco negro de 40 milhões de massas solares. A citação completa aqui:

A imagem recém-divulgada mostra o poder aterrador de um buraco negro supermassivo localizado na galáxia Pictor A, a cerca de 500 milhões de anos-luz de distância. Este buraco negro é cerca de 40 milhões de vezes a massa do Sol (que é cerca de 10 vezes maior que o buraco negro no centro de nossa própria galáxia) , e se substituísse o Sol dentro do nosso Sistema Solar, seu horizonte de eventos seria engolido as órbitas de Mercúrio e Vênus.

Agora, uma pesquisa rápida na Wikipedia mostraria uma abundância de buracos negros supermassivos muitas vezes maiores que o buraco negro supermassivo, bem como alguns que possuem a mesma massa.

À minha pergunta: que conjunto de condições especiais que cercam esse buraco negro supermassivo específico são capazes de criar esse evento espetacular?

Editar para maior clareza: com isso eu quis dizer o jato e o hotspot.

CipherBot
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Excelente pergunta. Eu preciso de uma resposta também.
Nico
Você quer dizer jatos, lóbulos ou pontos quentes?
HDE 226868
@ HDE226868 Eu quis dizer o jato e o hotspot. Vou editar a questão de acrescentar que no.
CipherBot
Digamos, qual é o site da galáxia hospedeira em relação a esta imagem? Quero dizer: a imagem é uma pequena área central da galáxia hospedeira (quão pequena?) .. ou, de fato, a própria galáxia é apenas uma pequena parte central desta foto?
Fattie

Respostas:

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Este é um exemplo claro de um jato astrofísico , neste caso, provavelmente um jato relativístico. Em resumo, um disco de acúmulo se forma em torno de um buraco negro (supermassivo ou não). A matéria é puxada em direção ao buraco negro e mais energizada, antes de ser acelerada para um jato que emana dos pólos do buraco negro. Dois mecanismos diferentes foram propostos para a formação de jatos:

  • O processo de Blandford-Znajek exige a formação de um campo magnético (a partir do disco de acreção) centralizado em torno do buraco negro. Partículas carregadas então se movem ao longo das linhas de campo, em jatos. Recentemente, escrevi uma resposta sobre os detalhes (consulte Como um buraco negro crescente adquire campos magnéticos? ). Para que esse processo funcione, você precisa de um disco de acréscimo. É geralmente considerada a explicação mais provável para jatos de buracos negros.
  • O processo Penrose retira a energia cinética rotacional da ergosfera fora do horizonte de eventos e a entrega a partículas que se movem em jatos. Observe que isso não depende tanto do disco de acreção quanto o processo de Blandford-Znajek. Para que esse processo funcione, você precisa de um buraco negro rotativo cercado por alguma matéria, provavelmente em um disco.

O ponto de acesso é, para mim, muito mais interessante. Isso me lembra estruturas vistas em torno de estrelas jovens: saídas bipolares (fluxos de gás que podem formar ondas de choque) e objetos Herbig-Haro (resultados de ondas de choque de jatos relativísticos. Obviamente, os mecanismos são diferentes, portanto, nenhuma analogia clara pode ser feita. Mas o que é interessante sobre as saídas bipolares e os objetos Herbig-Haro é que as ondas de choque produzidas nela resultam de colisões com o meio interestelar.

Se um mecanismo semelhante causasse ondas de choque pelo hotspot, poderíamos concluir que os jatos atingiram o meio intergaláctico. Mas eu não acho que esse seja necessariamente o caso, em parte devido ao tempo que esses jatos levam antes da formação do hotspot. Alguém poderia pensar que, se o hotspot e as ondas de choque forem causados ​​por colisões com o meio intergaláctico, os jatos seriam muito mais curtos, porque provavelmente teriam atingido regiões de maior densidade mais cedo. É por isso que eu acho interessante, e por que não posso lhe dar uma boa razão para o fato de o hotspot ter se formado onde ocorreu, ou o motivo exato para estar lá.

HDE 226868
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Obrigado pela ótima resposta. Seria correto dizer: o hotspot é causado pelo jato atingindo "alguma coisa" (talvez o IGM ou outra coisa), mas não temos certeza do que ...?
Fattie
É uma coincidência que o hotspot exista exatamente onde o lóbulo da rádio mostrado termina?
Fattie
@JoeBlow Sim, provavelmente está correto que o jato esteja atingindo algo - possivelmente o IGM. Não, não é coincidência que o amor pelo rádio termine aí; o final do lóbulo é o local em que atinge o IGM ou qualquer gás / plasma / poeira / o que quer que esteja colidindo.
HDE 226868
Eu só posso dizer "duh"! thx
Fattie
@JoeBlow Sem problemas. Estou feliz que ajudou.
HDE 226868
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É matéria infalível, conforme descrito no artigo :

A nova imagem mostra como o material que está sendo consumido pelo buraco negro - estrelas, planetas, gás interestelar, astronautas incautos (brincando) - libera um tremendo excedente de energia à medida que gira em torno do horizonte de eventos em um enorme disco de acréscimo.

ou neste artigo :

Uma enorme quantidade de energia gravitacional é liberada à medida que o material gira em direção ao horizonte de eventos, o ponto de não retorno para o material que cai. Essa energia produz um enorme feixe, ou jato, de partículas que viajam quase à velocidade da luz no espaço intergaláctico.

A matéria infalível, principalmente poeira e gás, mas também estrelas, é acelerada para quase a velocidade da luz. Isso é uma quantidade gigante de energia. Parte dela é emitida como radiação eletromagnética.

O outro fator é a poeira circundante. Se tudo isso acontece em uma densa nuvem de poeira, você não a vê bem do lado de fora.

Próximo: Você tem certeza de que outros buracos negros supermassivos não mostram recursos semelhantes? Quasares próximos à borda do universo visível são visíveis, pois seus respectivos jatos apontam para nós.

Gerald
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Eu editei a pergunta um pouco para esclarecer o que eu quis dizer. Então, para reafirmar minha edição: "Com isso eu quis dizer o jato e o hotspot". Obrigado.
CipherBot