პოპულარული კონცეფციის მიხედვით, შავი ხვრელისგან გაქცევა არაფერს შეუძლია. მას შემდეგ, რაც მოვლენათა ჰორიზონტს რაიმე გადაკვეთს, ანუ ე. წ. უკან არდაბრუნების წერტილს, ის იქ სამუდამოდ რჩება, გრავიტაციულ ველში ჩაჭედილი, რომლისგან გაქცევა სინათლესაც არ ძალუძს.
თუმცა, მბრუნავი შავი ხვრელი დიდი ოდენობით ენერგიას გამოიმუშავებს, რომელიც თეორიულად შეიძლება მოვიპოვოთ ეგზოსფეროდან, რეგიონიდან, რომელიც მოვლენათა ჰორიზონტთან, მის გარეთ მდებარეობს. ეს ნაჩვენებია თეორიულადაც და ექსპერიმენტულადაც; ახლახან, ასტროფიზიკოსთა ჯგუფმა მიაგნო რაღაც ისეთს, რაც მათი აზრით, ამას დაკვირვებებით ადასტურებს.
მთავარი მტკიცებულებაა ამ დრომდე დაფიქსირებული უმძლავრესი გამა-გამოსხივების ანთება, სახელად GRB 190114C; ეს გახლავთ კოლოსალური ანთება ჩვენგან 4,5 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე, რომელიც საათში დაახლოებით ტრილიონ ელექტრონვოლტს გამოყოფს.
„გამა-გამოსხივების ანთებები ცაში ყველაზე მძლავრი გარდამავალი ობიექტებია, რომლებიც რამდენიმე წამში 1054 ერგზე მეტ ენერგიას გამოყოფენ“, — ამბობს რელატივისტური ასტროფიზიკის საერთაშორისო ცენტრის (ICRANet) ასტროფიზიკოსი რემო რუფინი.
მისივე განცხადებით, მოვლენის დროის ინტერვალში, მათი სიკაშკაშე გამა-გამოსხივებაში ისეთივეა, როგორიც მთელი დაკვირვებადი სამყაროს ყველა ვარსკვლავის ერთად იქნებოდა. მიჩნეულია, რომ გამა-გამოსხივების ანთებებს იწვევს ვარსკვლავური შავი ხვრელის რაღაც უცნობი მექანიზმი.
შარშან, რუფინიმ და მისმა კოლეგებმა ამ მექანიზმს ახსნა მოუძებნეს — პროცესი, რომელსაც მათ ბინარულად მართული სუპერნოვა უწოდეს.
ეს კი ხდება ახლო ბინარულ (ორმაგ) სისტემაში, რომელიც სიცოცხლის ბოლო ეტაპზე მყოფი ნახშირბადით-ჟანგბადის ვარსკვლავისა და ნეიტრონული ვარსკვლავისგან შედგება. როდესაც ნახშირბად-ჟანგბადის ვარსკვლავი სუპერნოვად ფეთქდება, მისი მატერია შეიძლება სწრაფად გადაყლაპოს კომპანიონმა ნეიტრონულმა ვარსკვლავმა. შედეგად, ის მასის კრიტიკულ წერტილს აღწევს და შავ ხვრელად კოლაფსირდება, რომელიც გამა-გამოსხივების აფეთქებებს ტყორცნის, პოლუსებიდან კი მატერიის ჭავლებს ისვრის თითქმის სინათლის სიჩქარით.
ამავე დროს, ნახშირბად-ჟანგბადის ვარსკვლავის ბირთვი მეორე ნეიტრონულ ვარსკვლავად კოლაფსირდება და საბოლოოდ, ჩნდება შავი ხვრელისა და ნეიტრონული ვარსკვლავისგან შემდგარი სისტემა.
ახალ კვლევაში, რუფინიმ და მისმა კოლეგებმა რაჰიმ მორადის ხელმძღვანელობით, აღწერეს მექანიზმი, რომელსაც ასეთი მაღალენერგიული გამა-გამოსხივების აფეთქების წარმოქმნა შეუძლია: შავი ხვრელის მშობელი ნეიტრონული ვარსკვლავისგან მემკვიდრეობით მიღებული მაგნიტური ველის ხაზის გასწვრივ ნაწილაკების აჩქარება. ეს მაგნიტური ველი შავი ხვრელის ეგზოსფეროდან ბრუნვით ენერგიას იღებს.
„ახალ პუბლიკაციაში წარმოგიდგენთ ახალ ძრავას. საქმე წმინდა ზოგადი რელატივისტური, გრავიტაციულ-ელექტროდინამიკური პროცესით მიმდინარეობს: მბრუნავი შავი ხვრელი ურთიერთქმედებს გარემომცველ მაგნიტურ ველთან, წარმოქმნის ელექტრულ ველს, რომელიც მიმდებარე ელექტრონებს ულტრამაღალ ენერგიებამდე აჩქარებს და იწვევს მაღალენერგიულ რადიაციასა და ულტრამაღალი ენერგიის კოსმოსურ გამოსხივებას“, — განმარტავს რუფინი.
რელატივისტური, ანუ თითქმის სინათლის სიჩქარის ჭავლები აქტიური გალაქტიკური ბირთვისთვის, ანუ გალაქტიკების ცენტრში მოთავსებული სუპერმასიური შავი ხვრელისთვის უცხო არ არის. მიჩნეულია, რომ ეს ჭავლები წარმოიქმნება აკრეციული პროცესების შედეგად, რაც შემდეგნაირად მიმდინარეობს:
მატერიის უზარმაზარი დისკო აქტიური შავი ხვრელის გარშემო ბურნავს და მასში შიდა კიდის მხრიდან ჩაედინება; თუმცა, შავ ხვრელში მთელი მისი მატერია არ ცვივა. ასტრონომთა აზრით, მისი გარკვეული ნაწილი შავი ხვრელის პოლუსების გარეთ, გარშემო მიემართება და მაგნიტური ველის ხაზების გასწვრივ ჩქარდება, საიდანაც ისინი კოსმოსში კოლიმირებული ჭავლების სახით იტყორცნება.
ცნობილია, რომ შავ ხვრელებსა და ნეიტრონულ ვარსკვლავებს უმძლავრესი მაგნიტური ველები აქვთ და როგორც მტკიცებულებები მიუთითებს, მას სინქროტრონის სახით მოქმედება შეუძლია (ნაწილაკთა ამაჩქარებლის ტიპი). მტკიცებულება ასევე მიუთითებს, რომ მაგნიტური ველის სინქროტრონი გარკვეულ როლს ასრულებს შავი ხვრელის ჩამოყალიბების დროს გამა-გამოსხივების აფეთქებების წარმოქმნაში.
GRB 190114C-ის შესწავლისას, მორადიმ და მისმა ჯგუფმა ასეთივე მექანიზმი იპოვა, მაგრამ მუდმივი გამოსხივების პროცესის ნაცვლად, ის წყვეტილია, მუდმივად განმეორებადი და თითოეულ ჯერზე შავი ხვრელის ენერგიის ნაწილს გამოყოფს, რომლითაც წარმოიქმნება მეცნიერთა მიერ შემჩნეული გამა-გამოსხივება, გამა-გამოსხივების ანთების შემდეგ.
GRB 190114C-ზე ჩატარებულ დაკვირვებებზე დაყრდნობით, ჯგუფმა მოვლენათა თანმიმდევრობის რეკონსტრუქცია შეძლო.
ნახშირბად-ჟანგბადის ვარსკვლავი სუპერნოვად ფეთქდება, მისი ბირთვი კი ნეიტრონულ ვარსკვლავად კოლაფსირდება; ამოტყორცნილი მატერიის გარკვეული ნაწილი ახლად წარმოქმნილ ნეიტრონულ ვარსკვლავში ცვივა და რენტგენული სხივების ნათებას წარმოქმნის, რასაც ტელესკოპი Swift-იც დააკვირდა.
მატერიის ნაწილი ნეიტრონული ვარსკვლავის კომპანიონშიც ცვივა, რასაც ის შავი ხვრელის წარმოქმნისთვის საჭირო მასის ზღვარს იქით გადაჰყავს — ამ პროცესს სულ რაღაც 1,99 წამი სჭირდება. მატერია ახლად წარმოქმნილ შავ ხვრელში ჩადინებას განაგრძობს და 1,99-ე წამიდან 3,99-ე წამამდე წარმოქმნის გამა-გამოსხივების ანთებას.
საბოლოოდ, შავ ხვრელში უფრო მეტი მატერიის ჩადინება ჭავლების წარმოქმნას იწვევს; ამავე დროს, ბრუნვითი ენერგიის გამოყენების ხარჯზე, გიგაელექტრონვოლტის დიაპაზონში წარმოიქმნება გამა რადიაცია.
აღნიშნულ შედეგებს შეიძლება ზოგიერთი მეცნიერი არ დაეთანხმოს; მაგალითად, მკვლევართა ჯგუფმა შარშან აღმოაჩინა, რომ გამა-გამოსხივების ანთება მაგნიტური ველის კოლაფსის შედეგად წარმოიქმნა. გარდა ამისა, ასეთი შედეგი შეიძლება არ მოერგოს გამა-გამოსხივების ყველა ანთებას. მიუხედავად ამისა, პროცესის ყველა ნაწილი ძალიან ზუსტად ემთხვევა GRB 190114C-ზე ჩატარებულ დაკვირვებებს.
„შეუვალია იმის მტკიცებულება, რომ შავი ხვრელის გამოყოფადი ბრუნვითი ენერგიით შეგვიძლია ავხსნათ გამა-გამოსხივების ანთებებისა და გალაქტიკური ბირთვების მაღალენერგიული ჭავლური გამოსხივებები“, — ამბობს რელატივისტური ასტროფიზიკის საერთაშორისო ცენტრის (ICRANet) ასტროფიზიკოსი რემო რუფინი.
კვლევა ჟურნალ Astronomy & Astrophysics-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
