Нова космическа „везна“ може да претегли далечни черни дупки

Художник

Впечатление на художник за черна дупка като тази, претеглена в тази работа, седнала в ядрото на дискова галактика. Черната дупка в NGC4526 тежи 450 000 000 пъти повече от нашето собствено Слънце. (Изображение кредит: НАСА/JPL-Caltech)



Въртящият се газ около черните дупки може да бъде ключът към оценката на масите на черните дупки, иначе твърде далечни за претегляне, според ново проучване.

Смята се, че свръхмасивни черни дупки милиони до милиарди пъти масата на Слънцето се крият в сърцето на всички големи галактики. Странното е, че свойствата на тези черни дупки изглеждат свързани с различни свойства на техните родителски галактики, като например колко ярки са галактиките и скоростта на звездите в тях. Това предполага фундаментална връзка между еволюцията на галактиката и черната дупка.

„Това е доста изненадващо и не е добре разбрано, тъй като тези връзки свързват черни дупки с хоризонти на събития в скали и галактики на Слънчевата система, които са милиарди пъти по -големи“, казва водещият автор на изследването Тимъти Дейвис, астрофизик от Европейската южна обсерватория в Гарчинг, Германия, каза за demokratija.eu. 'Защо една масивна галактика трябва да се грижи за своята черна дупка и обратно, не е добре разбрано.'



Един от начините да научите повече за тази мистерия е чрез изучаване на масите на черни дупки в много различни видове галактики. Например, смята се, че елиптичните галактики от ранен тип „имат насилствена история, с много дейности по сливане, които могат да създадат черни дупки и галактики едновременно“, каза Дейвис. „От друга страна, се смята, че спираловидни галактики като нашия Млечен път са имали по -тих живот с по -малко насилствени смущения. Можем да си представим, че ако сливанията на галактики са важни при натрупването на черни дупки, спиралните галактики биха могли да имат различни отношения между техните черни дупки и свойствата на галактиките. [No Escape: Dive In a Black Hole (Infographic)]

Телескопът CARMA, разположен в планините Иньо в Източна Калифорния. Комбинацията от големи и малки ястия помогна на авторите да увеличат газа в центъра на NGC 4526.

Телескопът CARMA, разположен в планините Иньо в Източна Калифорния. Комбинацията от големи и малки ястия помогна на авторите да увеличат газа в центъра на NGC 4526.(Изображение кредит: Тимъти А. Дейвис)



Претегляне на черни дупки

Изображение от космически телескоп Хъбъл на NGC 4526, покрито с нашите наблюдения на молекулярния газ от CARMA. Черната дупка седи в самия център на галактиката.

Изображение от космически телескоп Хъбъл на NGC 4526, покрито с нашите наблюдения на молекулярния газ от CARMA. Черната дупка седи в самия център на галактиката.(Изображение: НАСА / ЕКА и Тимъти А. Дейвис)



Учените имат редица стратегии за извеждане на масите на черни дупки, повечето от които включват наблюдение на движението на звезди или на дискове от светещ горещ, електрически зареден газ, докато се върти близо до черната дупка. Масата на черна дупка определя силата на нейното гравитационно поле и по този начин колко силно тя привлича околната материя. Тези подходи обаче разчитат на телескопи, които могат да виждат светлина от тези звезди и газ, което се вижда само когато е относително наблизо.

Новата техника зависи от динамиката на облаците студен газ около черните дупки. Сравнявайки моделите на движение на газ както в присъствието, така и в отсъствието на черни дупки, изследователите могат да заключат колко масивна трябва да е черна дупка, за да доведе до движението на газа, което виждат. Наблюденията на молекулен газ могат да преодолеят границата на разделителна способност на стратегиите, зависими от наблюдението на звезди или йонизиран газ, като помагат на изследователите да измерват масите на черните дупки много по -далеч.

Учените тестваха своя модел върху газ, наблюдаван около свръхмасивна черна дупка в галактиката NGC 4526, която е на 53 милиона светлинни години от нас в съзвездието Дева. Те са използвали комбинирания масив за изследвания в областта на астрономията с милиметрови вълни (CARMA) в Калифорния.

„Наблюдавахме NGC 4526 с най -острия масив на CARMA, постигайки разделителна способност от 0,25 дъгови секунди“, каза Дейвис. „Това е равносилно на възможността да забележите монета от една евро (или американска четвърт), държана на 10 километра (6 мили)! С тези супер остри изображения успяхме да се приближим направо в центъра на NGC 4526 и да наблюдаваме как газът свисти около черната дупка. “

Те изчисляват, че централната черна дупка на NGC 4526 тежи около 450 милиона пъти масата на Слънцето.

'За първи път показахме, че е възможно да се използват наблюдения на молекулярни газове за измерване на масите на черните дупки', каза Дейвис.

Телескоп от следващо поколение

Телескопът ALMA, който в момента се строи в пустинята Атакама в Чили. Използвайки силата на този нов телескоп, това проучване прогнозира, че би трябвало да е възможно да се измерват маси на черни дупки в стотици галактики.

Телескопът ALMA, който в момента се строи в пустинята Атакама в Чили. Използвайки силата на този нов телескоп, това проучване прогнозира, че би трябвало да е възможно да се измерват маси на черни дупки в стотици галактики.(Изображение кредит: ALMA, C. Padilla)

Използвайки научни инструменти от следващо поколение като ALMA, Atacama Голям милиметров/субмилиметров масив , този метод може да определи масите на черни дупки в стотици галактики за по -малко от пет часа наблюдения, казват изследователите.

„Измерването, което направихме върху един обект, отне повече от 100 часа време за наблюдение с телескопа CARMA в Калифорния“, каза Дейвис. „С новия телескоп ALMA, който в момента се изгражда в Чили, същото измерване може да се повтори само за 10 минути!“

'Следващата стъпка ще бъде да се наблюдава проба от спирални галактики с телескопа ALMA и да се определят техните маси на черни дупки', каза Дейвис. „Дори да започнем с 10 обекта, това ще удвои броя на наличните в момента за изучаване и ще ни позволи да започнем да определяме дали те следват същите масови отношения на черни дупки като галактиките от ранен тип.“

Учените подробно разкриха своите открития онлайн днес (30 януари) в списанието Nature.

Следвайте demokratija.eu в Twitter @Spacedotcom . Ние също сме включени Facebook & Google+ .