Moskovan valtionyliopiston tähtitieteilijät ehdottivat uutta tapaa arvioida supermassiivisten mustien reikien massa galaksiamme ulkopuolella.
Mustat reiät ovat kosmisia kappaleita, joissa painovoima on niin suuri, että edes valo ei pääse niistä pois. Heidän olemassaolonsa perustuvat nykyaikaiseen gravitaatioteoriaan - yleiseen suhteellisuusteoriaan, jonka perustaja oli Albert Einstein.
Huolimatta siitä, että mustien aukkojen esiintymistä luonnossa ei ole osoitettu tiukasti, tähtitieteilijöillä on syytä uskoa tällaisten esineiden olemassaoloon. Esimerkiksi, he ovat toistuvasti havainneet ilmiöitä, joihin liittyy valtava energian vapautuminen, mikä selitetään vain massiivisten mustien reikien vuorovaikutuksella niihin kuuluvan ympäröivän aineen kanssa. Tällöin aineen kitkan ja kuumenemisen seurauksena syntyy säteilyä, joka sallii epäsuorasti "nähdä" mustan aukon.
Jos valintaa ei ole - aineen putoaminen kosmiselle ruumiille sen vetovoiman vuoksi -, on erittäin vaikea oppia mustan aukon olemassaolosta. Elena Seifinan johdolla Moskovan osavaltion yliopiston Sternbergin tähtitieteellisen instituutin tutkijat kiinnostuivat tällaisista "lepotilassa olevista" supermassiivisista mustista reikistä galaksin ulkopuolella ja ehdottivat menetelmää niiden massan arvioimiseksi, vaikka ne tuskin ilmenisivätkin itseään. Tutkimustulokset julkaistaan lehdessä Astronomy and Astrophysics.
Kaikki alkoi, kun tähtitieteilijät huomasivat useita soihdutuksia galaktisista lähteistä. Yksi niistä, Swift J1644 + 57, havaittiin vuonna 2011 useissa avaruustutkimuslaitoksissa (RXTE, Swift ja Suzaku) röntgen- ja gamma-alueella.
Aluksi tutkijat uskoivat näkevänsä gammasätepurskeen, joka on jo havaittu kaukaisissa galakseissa. Tavallisesti tällaisten soihdosten päästöt katoavat päivän tai kahden kuluttua, kun taas tässä tapauksessa kahden päivän kuluttua purskeesta tuli vielä kirkkaampi. Kaikkiaan tautitapausta havaittiin kahden vuoden ajan, jonka jälkeen se puhkesi.
Tähtitieteilijät alkoivat epäillä, että he havaitsivat vuoroveden romahtamista tähtiä, joka lentää lyhyen matkan päässä supermassiivisesta mustasta aukosta (kolmen painovoiman säteellä). Tähti romahtaa siitä syystä, että painovoimat eroavat huomattavasti tähden puolella mustan aukon lähellä ja kaukana. Samaan aikaan sen aine ei putoa heti reikään, vaan muodostaa väliaikaisen lisääntymislevyn, joka alkaa hehkua kirkkaasti, kuten voidaan nähdä maan päällä.
Aikaisemmin Elena Seifina havaitsi samanlaisia soihdutuksia, jotka koskivat tunnettuja esineitä, joita pidetään mustina aukkoina, sekä galaksissamme että sen ulkopuolella, ja selvitti, kuinka röntgensäteiden spektrin kaltevuus (kuvaaja säteilyintensiteetin riippuvuudesta taajuudesta) muuttuu valoisuuden lisääntymisen aikana.
Mainosvideo:
Hän tunnisti spektrin piirteet, jotka osoittivat selvästi mustien reikien esiintymisen. Astronomit ehdottivat, että jos samanlaisten soihdosten spektrien muodot ovat samanlaiset, niin myös niissä tapahtuvat prosessit ovat samanlaiset. Siksi niitä aiheuttaa myös mustien reikien revitty tähti. Tämä mahdollistaa uusien esineiden löytämisen - mustien aukkojen ehdokkaat.
Tähtitieteilijät määrittävät jo havaittujen mustien reikien massat arvioimalla niiden ympärille muodostettujen lisääntymislevyjen enimmäisvalaisuus putoavasta aineesta, olettaen, että kiekossa on saavutettu tasapaino sähkömagneettisen säteilyn paineen ja painovoimien välillä.
Vertaamalla tunnettujen esineiden ratoja (spektrin kaltevuuden lisääntymisnopeutta) uusille galaktisen soihdutuksen uusille raiteille saatiin tutkijoille "punnita" näkymättömiä mustia reikiä. Uusi lepotilassa olevien ylimääräisten galaktisten mustien reikien "punnitus" menetelmä mahdollistaa tiedon käytön tunnetuista galaktisista esineistä, kuten esimerkiksi tunnetusta esineestä Cygnus X-1, jonka keskellä on musta aukko, jota tähtitieteilijät ovat pitkään tutkineet. Laskelmat ovat osoittaneet, että puhkeamisessa Swift J1644 + 57 liittyy todella supermassiiviseen mustaan reikään, jonka massa on 7 × 106 aurinkomassoa.
Jos aikaisempia ultraviolettisäteilyn havaintoja käytettiin mustien reikien massojen arvioimiseen, niin uuden menetelmän avulla voimme rajoittaa itsemme röntgenetäisyyteen.
Tähtitieteilijät toivovat, että uuden menetelmän monipuolisuus auttaa arvioimaan erilaisten galaktisten esineiden, kuten Seyfert-galaktien ytimien ja muiden, monia massoja, kun perinteiset menetelmät pohjimmiltaan eivät toimi.
Perustuu Moskovan valtionyliopiston lehdistöpalvelun materiaaleihin
Kirjoittaja: Aleksei Ponjatov