ALMA виміряла масу чорної діри з безпрецедентною точністю

Астрономи, використовуючи швидкість обертання аккреционного диска, виміряли масу чорної діри, яка виявилася в 660 мільйонів разів масивніше Сонця.

Хоча ми знаємо, що чорні діри є великими, але як же астрономи вимірюють їх масу? Ми не можемо просто потрапити туди і зважити їх. На щастя астрономи мають безліч хитрих способів виміряти масу об’єктів у Всесвіті і чорні діри не є винятком.

Використовуючи найбільшу і потужну обсерваторію на планеті, астрономи змогли детально розгледіти центральну частину еліптичної галактики під назвою NGC 1332, яка розташована на відстані близько 75 мільйонів світлових років від нас, щоб отримати деталізовану картину закручених газів навколо центральної надмасивної чорної діри. Незважаючи на те, що більшість відомих галактик мають величезні чорні діри в своїх ядрах, чорна діра в центрі NGC 1332 в 660 мільйонів разів масивніше нашого Сонця.

Атакамскій Велика міліметрова / субміліметрова решітка (ALMA) в Чилі була використана для досягнення цієї високої точності, але вона не дивилася на чорну діру безпосередньо, вона стежила за лютим шквалом галактичних газів, що застрягли всередині глибокої гравітаційної ями чорної діри.

“Для того щоб обчислити масу чорної діри в центрі галактики, нам потрібно виміряти швидкість чогось обертається навколо неї”, – сказав Аарон Барт з Університету Ірвін в Каліфорнії і провідний автор дослідження, опублікованого в журналі Astrophysical Journal. “Для точного вимірювання ми повинні детально дослідити самий центр галактики, де гравітаційне тяжіння чорної діри є домінуючою силою”.

“ALMA є фантастичний новий інструмент для проведення цих спостережень”.

Всі ми знаємо, що чорні діри чорні. Їх маса має таке величезне гравітаційне тяжіння, що ніщо, навіть світло, не може уникнути гравітаційну пастку. Оскільки ми не можемо бачити їх, астрономи можуть виявити наявність чорних дір з допомогою інших, непрямих засобів. Один із способів полягає в вимірі викидів гарячого газу, захопленого аккреційним диском чорних дір. Інший спосіб: спостерігати, як маса чорної діри деформує простір-час, згинаючи світло навколо неї.

У випадку з NGC 1332 можна розглянути холодний молекулярний газ, який знаходиться в безпосередній близькості від чорної діри. Знаючи відстань газової хмари від чорної діри, за допомогою ALMA можна з великою точністю виміряти масу чорної діри. Вона справді жахлива.

У цій галактиці газ сплющується в величезний диск, який крутиться навколо чорної діри з радіусом 800 світлових років. Для порівняння, відстань від нашої Сонячної системи до найближчої зоряної системи Альфа Центавра становить трохи більше 4 світлових років. Радіус цієї колосальної структури в 200 разів ширше. На видимих довжинах хвиль цей диск не може бути повністю побачений і виглядає як силует на тлі щільно упакованих зірок. Однак ALMA сканує космос у радіодіапазоні і так як холодний газовий диск генерує радіовипромінювання, він дозволяє астрономам розрізнити «невеликі» структури, всього 15 світлових років, всередині диска.

Ця приголомшлива точність вимірювання дозволила розгледіти «сферу впливу» чорної діри в межах 80 світлових років від центру. Гази в цьому регіоні обертається зі швидкістю понад 300 миль в секунду.

Попередні вимірювання мас чорних дір спиралися на спостереження видимого світла від іонізованого газу в гарячих акреційних дисках. Хоча такі обсерваторії, як космічний телескоп Хаббл, здатні обчислити масу чорних дір, ці гарячі аккреційному диски за своєю природою дуже турбулентних. Це додає велику ступінь невизначеності в видимих вимірах освітленості.

Але викиди від холодного молекулярного газу (в даному випадку викиди, які генеруються монооксидом вуглецю, або CO) в розширених дисках відбуваються з набагато більш спокійних умовах, забезпечуючи астрономів безпрецедентну точність для вимірювання.

Ссылка на основную публикацию