
版本1:旋转黑洞(在中心)沿旋转轴产生强大的喷射(白色蓝色)。在孔附近,盘旋转轴和喷射方向与黑洞旋转轴对齐。更远的射流偏离并最终沿着外盘的旋转轴线点。(信誉:马里兰大学乔纳森麦金尼,斯拉克国家加速器实验室Ralf Kaehler
一个新出版的研究描述了天体物理学家如何使用仿真,这遵循一般相对论和磁性规则,以证明重力不是旋转的唯一仲裁者黑洞行为。
黑洞是终极恶魔。黑洞有一个当之无愧的巨大破坏性机器的名声,它们的力量来自于巨大的质量,扭曲空间和时间,直到它们所控制的引力吸收了一切——甚至光。难怪天体物理学家一直认为引力是形成黑洞周围尘埃和气体吸积盘的主要因素。
但这可能不是真的,至少对于旋转的黑洞来说是这样。一篇论文中今天发表于科学快递在美国,三位天体物理学家关注的是一种不同的基本力:磁力。在符合广义相对论和磁力定律的最新模拟中,他们证明了引力并不是旋转黑洞行为的唯一裁决者。
由Ralf Kaehler拍摄的磁自旋对准效应电影:黑洞自旋轴、圆盘旋转轴和喷流轴最初都是对准的。我们立即在模拟的中间使黑洞旋转90度,之后旋转的黑洞(在中心)改变了沿着倾斜的黑洞自转轴的强大喷流(白蓝色)。射流冲进周围的吸积盘(滚烫下降)等离子体就像在黑洞附近的白红色一样),并导致圆盘与黑洞附近的黑洞旋转轴对齐。在距离黑洞较远的地方,圆盘最终将射流推回,导致射流与外部圆盘旋转轴重新对齐。

版本2:旋转的黑洞(在中心)沿其自转轴产生强大的喷流(白蓝色)。射流会影响周围吸积盘的方向(靠近黑洞的热等离子体呈白红色),导致吸积盘与黑洞附近的自旋轴对齐,但在较远的距离上,吸积盘主导射流,而射流会重新与外部盘对齐。(信誉:马里兰大学乔纳森麦金尼,斯拉克国家加速器实验室Ralf Kaehler
第一作者乔纳森·麦金尼说:“我们发现黑洞的磁场与其引力和自旋相互作用的影响甚至比引力本身更大。”在他成为马里兰大学物理学助理教授之前,是斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的博士后研究员,他为这篇论文做了很多工作。
结果,特别是在具有厚圆盘的黑洞的情况下,是一个复杂的玛格斯斯特罗姆的相互作用力:在黑洞附近,螺旋磁场会导致在相同方向上绕黑孔的材料到轨道上的轨道。as the black hole’s spin. Twisting lines of magnetic force launch two jets of particles in opposite directions at close to the speed of light. These jets, called relativistic jets, initially speed away parallel to the black hole’s axis of rotation – its north and south poles. But as gravity’s grip weakens, the charged gas in the outermost regions of the accretion disk pulls at the jets, pulling them away from the black hole’s rotational axis even as the jets collide with that gas and knock it away from the black hole.

版本3:旋转黑洞(在中心)沿其旋转轴产生强大的喷射(白色烟雾)。喷射器会影响周围的吸积盘的方向(远离孔的紫色和孔靠近孔的紫色),导致盘与孔附近的旋转轴对齐,但在较大的距离下磁盘主导喷射器喷气机与外磁盘重新对齐。(信誉:马里兰大学乔纳森麦金尼,斯拉克国家加速器实验室Ralf Kaehler
McKinney说,模拟的结果对于研究黑洞吸积盘吸进的气体数量和喷出的气体数量之间的微妙平衡有直接的影响。贪婪的黑洞,天然气将在更多的能量注入到飞机,直到他们变得如此强大的爆炸周围地区清楚——关闭附近恒星的形成,麦金尼说,“黑洞停止自己的增长。”
根据他们的模拟,通过在黑洞周围的所有力围绕一个包括磁力的所有力提供的能量提升,使得黑洞更好地爆炸其周围的周围地区,而不是目前的想法。“根据我们的研究,我们说的是我们不明白的反馈机制的一些方面,”麦金尼说,这仍然是天体物理学中的主要未解决的问题。
不过,麦金尼和他的同事——普林斯顿大学的亚历山大·契科夫斯科伊(Alexander Tchekhovskoy)以及斯坦福大学和斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所(Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology)所长罗杰·布兰福德(Roger Blandford)的工作可能很快就会被实际观测所证实。麦金尼说,在他们的模拟实验的帮助下,一个被称为事件视界望远镜的遍布全球的望远镜阵列首次对黑洞进行了近距离观察。他补充说:“任何解释都还处于非常初步的阶段。”但他们的想法可能很快就会面临直接考验,这令人兴奋。
图片:Jonathan McKinney,马里兰大学,斯拉克全国加速器Ralf Kaehler Ralf Kaehler
麦金尼说:“根据我们的研究,我们认为反馈机制的某些方面我们并不了解,这仍然是天体物理学中一个尚未解决的主要问题。”
科学证明,自然界用电产生磁场。
宇宙学家用黑洞制作磁场,科学未经证实。忘记黑洞,这些是您观察到的自然科学验证的力量,而不是未经验证的超自然力量。问题解决了。