Du kan med rädsla förbereda dig för en storstämd semesterfest, men föreställa dig astrofysiker som är förbryllande över hur ett supermassivt svart hål äter.
Dessa är de mest massiva objekten i det kända universum. De bor i centrum av de flesta galaxer och kan väga från miljoner till miljarder gånger solmassan. I Vintergatan finns Skytten A, gömmer sig i den galaktiska kärnan omkring 20 000 ljusår från jorden med en massa på 4 miljoner gånger solen. Även om vi vet om förekomsten av dessa gravitationsmonster är det fortfarande svårt för oss att förstå hur de växer till sådana storlekar och hur deras tillväxt är relaterad till utvecklingen av deras galaxer.
Men vi vet att om ett föremål ligger på ett farligt nära avstånd, kommer det att sönderdelas tillståndet av överhettad gas (plasma) - som en extremt varm kosmisk smoothie, klar för användning. Denna plasma förvandlas till en accretionsdisk, långsamt in i horisonten av ett svart hålhändelse (gränsen kring hålet, där gravitationskurvaturerna i rymden är så stora att även ljus inte kan gå ut). Som förväntat har de mycket strålning. Dessa kraftfulla egenskaper manifesterar sig i intensiv radio och röntgenstrålar och deras närvaro är en signal att det svarta hålet är som nu har lunch. Även om deras fysik ser förståeligt ut, finns det många föremål som måste matas aktivt, men producerar inte intensivt emitterande skivor. Som om de går ut för ett nattmat, och universum vet inte om det. Denna situation händer med Skytten A. Även om den har en accretion disk, kallar astronomer den "strålning ineffektiv". Det ger det mindre strålning än förväntat.
"Därför frågan: varför är disken så lugn?", Säger astrofysiker Matthew Kuntz från Institutionen för energi vid Princeton Physical Plasma Laboratory (PPPL).
För att förstå problemet föreslog Kunz-laget att fokusera på vad som händer på småskalorna på accretionsdisken. Även om det utan tvekan är varmt och fyllt med partiklar, tyder studien på att denna skiva är relativt utspädd (enskilda protoner och elektroner träffar sällan varandra). Frånvaron av en sådan interaktion skiljer sannolikt det från andra diskar.
Den klassiska skivformen utvecklades enligt formeln från 1990-talet, som ser plasma som en elektriskt ledande vätska med starkt interagerande partiklar. Men om du använder denna formel till Skytten A, så producerar den inte de utsläpp som förutspås av modellen. Detta är ett problem eftersom vätskan i vår förståelse inte kolliderar, vilket innebär att partiklarna inte kan spiral ner till händelsehorisonten och hålet svälter. I allmänhet, om du bara följer den här modellen, kan ett svart hål aldrig absorbera material i en skiva. I en ny studie som publicerades i tidskriften "Physical Review Letters", reproducerade laget således rörelsen av enskilda partiklar som kretsade ett svart hål i en accretionsdisk utan kollision för att förklara svaga spikar. Men för att göra detta måste du skriva en komplex kod "som producerar mer exakta modeller (jämfört med astrofysiska observationer), förutsäger strålning från ett svart hål i det galaktiska centret", säger Kunz.
Tack vare kraftfulla datorer kan denna nya "kinetiska" kod förklara hur ett sådant supermassivt hål skapar så liten strålning under sin fest i rymden.
