Amerikkalaiset ja australialaiset astrofysiikot ovat löytäneet ehdokkaan keskimassan mustia reikiä varten. He saivat tämän nimen, koska ne ovat tavallisia raskaampia - toisin sanoen niitä, jotka muodostuvat tähti - esineiden painovoiman romahtamisen seurauksena, mutta kevyempiä kuin supermassiiviset mustat aukot, jotka yleensä sijaitsevat suurten galaksien aktiivisissa ytimissä. Epätavallisten esineiden alkuperä on edelleen epäselvä. "Lenta.ru" puhuu keskimassojen mustista reikistä ja tutkijoiden löytöistä.
Suurin osa tutkijoiden tiedossa olevista mustista reikistä - eli esineistä, joita asia ei voi jättää (huomioimatta kvanttiefektit) - ovat joko tähtimassan mustia aukkoja tai supermassiivisia mustia aukkoja. Näiden gravitaatioesineiden alkuperä on tähtitieteilijöille suunnilleen selvä. Ensimmäinen, kuten nimensä viittaa, edustaa viimeistä vaihetta raskaiden valaisimien evoluutiossa, kun lämpöydinreaktiot lakkaavat niiden syvyydessä. Ne ovat niin raskaita, että ne eivät muutu valkoisiksi kääpiöiksi tai neutronitähteiksi.
Auringon kaltaiset pienet tähdet muuttuvat valkoisiksi kääpiöiksi. Heidän painovoimapuristusvoimansa tasapainottaa elektroni-ydinplasman sähkömagneettinen heijastus. Raskaammissa tähdissä painovoimaa rajoittaa ydinmateriaalin paine, mistä seuraa neutronitähtiä. Tällaisten esineiden ytimen muodostaa neutronineste, joka on peitetty ohuella elektronikerroksen ja raskasydinkerroksen plasmakerroksella. Viimeinkin raskaimmat valaisimet muuttuvat mustiksi reikiksi, joita yleinen suhteellisuusteoria ja tilastollinen fysiikka kuvaavat täydellisesti.
Globular tähtiklusteri 47 Toucan
Kuva: NASA / ESA / Hubble Heritage
Intialaisen astrofysiikan tutkija Subramanian Chandrasekhar arvioi valkoisen kääpiön massan raja-arvon, joka estää sitä muuttumasta neutronitäheksi. Tämä parametri lasketaan rappeutuneen elektronikaasun tasapainotilan ja gravitaatiovoimien perusteella. Chandrasekhar-rajan nykyarvoksi arvioidaan noin 1,4 aurinkomassaa. Neutronitähden massan ylärajaa, jossa se ei muutu mustaksi reikäksi, kutsutaan Oppenheimer-Volkov-rajaksi. Se määritetään rappeutuneen neutronikaasun paineen ja painovoimien tasapainotilan perusteella. Vuonna 1939 tutkijat saivat arvon 0,7 aurinkomassasta, nykyajan arviot ovat välillä 1,5-3,0.
Massiivisimmat tähdet ovat 200-300 kertaa raskaampia kuin aurinko. Tähtistä peräisin olevan mustan aukon massa ei yleensä ylitä tätä suuruusluokkaa. Asteikon toisessa päässä on supermassiiviset mustat aukot - ne ovat satoja tuhansia tai jopa kymmeniä miljardeja kertoja raskaampia kuin aurinko. Yleensä sellaiset hirviöt sijaitsevat suurten galaksien aktiivisissa keskuksissa ja vaikuttavat niihin ratkaisevasti. Huolimatta siitä, että myös supermassiivisten mustien reikien alkuperä herättää monia kysymyksiä, toistaiseksi on löydetty tarpeeksi sellaisia esineitä (tiukemmin - ehdokkaita niihin), jotta ei epäillä niiden olemassaoloa.
Mainosvideo:
Esimerkiksi Linnunradan keskustassa, 7,86 kiloparsekin etäisyydellä maasta, on galaksin raskain esine - supermassiivinen musta reikä Jousimies A *, joka on yli neljä miljoonaa kertaa raskaampi kuin aurinko. Läheisessä suuressa tähtijärjestelmässä, Andromedan köysi, on vieläkin raskaampi esine: supermassiivinen musta reikä, joka on todennäköisesti 140 miljoonaa kertaa raskaampi kuin aurinko. Tähtitieteilijöiden arvioiden mukaan noin neljän miljardin vuoden aikana Andromedan udoksen supermassiivinen musta reikä nielee Linnunradan.
Keskikokoinen musta aukko (taiteilija kuvitteli)
Kuva: CfA / M. Weiss
Tämä mekanismi viittaa todennäköisesti jättiläisten mustien reikien muodostumiseen - ne yksinkertaisesti imevät kaiken ympärillä olevan aineen. Kysymys kuuluu kuitenkin: onko luonnossa keskimassojen mustia aukkoja - tähtien ja superheavyjen välillä? Viime vuosien havainnot, myös Nature-lehden tuoreessa lehdessä julkaistut, vahvistavat tämän. Julkaisussa kirjoittajat kertoivat todennäköisen ehdokkaan keskimassan mustia reikiä ympäröivän tähtiklusterin 47 Toucan (NGC 104) keskelle. Arvioiden mukaan se on noin 2,2 tuhat kertaa raskaampi kuin aurinko.
Ryhmä 47 Toucan sijaitsee 13 tuhannen valovuoden päässä maapallosta Toucan-tähdistössä. Tämä joukko painovoimaisesti sidottuja valaisimia erottuu suuresta iästään (12 miljardia vuotta) ja erittäin korkeasta kirkkaudesta sellaisten esineiden välillä (vain toinen omega Centaurille). NGC 104 sisältää tuhansia tähtiä, jotka rajoittuvat ehdolliseen palloon, jonka halkaisija on 120 valovuotta (kolme suuruusluokkaa pienempi kuin Linnunradan levyn halkaisija). Myös 47 Tucanassa on noin kaksikymmentä pulsaaria - niistä tuli tutkijoiden pääkohteita.
Aiemmat etsinnät NGC 104: n keskustasta mustaa reikää varten epäonnistuivat. Tällaiset esineet paljastuvat epäsuorasti ominaisilla röntgensäteillä, jotka lähtevät niiden ympärillä olevasta lisäyslevystä, jonka muodostaa kuumennettu kaasu. Sillä välin NGC 104: n keskusta ei sisällä melkein mitään kaasua. Toisaalta musta aukko voidaan havaita sen vaikutuksesta läheisyydessä pyöriviin tähtiin - jotain tällaista on mahdollista tutkia Jousimies A *. Kuitenkin edes täällä tutkijat kohtasivat ongelman - NGC 104: n keskipisteessä on liian paljon tähtiä ymmärtää heidän yksittäisiä liikkeitään.
Parks radioteleskooppi
Kuva: David McClenaghan / CSIRO
Tutkijat ovat yrittäneet kiertää molemmat vaikeudet, samalla kun ne eivät ole luopuneet tavanomaisista menetelmistä mustien reikien havaitsemiseksi. Ensinnäkin, tähtitieteilijät analysoivat koko pallomaisen klusterin tähtien dynamiikkaa kokonaisuutena, eivätkä vain niiden tähtiä, jotka ovat lähellä sen keskustaa. Tätä varten kirjoittajat ottivat tiedot 47 Toucanin valaisimien dynamiikasta, kerättyinä Australian Parkesin radion observatorion havaintojen aikana. Tutkijat käyttivät saatua tietoa tietokoneen mallintamiseen N-kappaleiden painovoimaongelman puitteissa. Se osoitti, että NGC 104: n keskipisteessä on jotain, joka muistuttaa ominaisuuksissa keskimassan mustaa reikää. Tämä ei kuitenkaan riittänyt.
Tutkijat päättivät testata havaintonsa pulsaareilla - kompakteilla kuolleiden tähteiden jäännöksillä, joiden radiosignaalit tähtitieteilijät ovat oppineet seuraamaan melko hyvin. Jos NGC 104 sisältää keskimassan mustan aukon, pulsaareja ei voida sijoittaa liian lähelle 47 Toucanin keskustaa - ja päinvastoin. Kuten kirjoittajat odottivat, ensimmäinen skenaario vahvistui: pulssureiden sijainti NGC 104: ssä korreloi hyvin sen kanssa, että klusterin keskellä on keskimääräisen massan musta aukko.
Kirjoittajat uskovat, että tällaiset gravitaatiobjektit voivat sijaita muiden pallomaisten klustereiden keskuksissa - luultavasti siellä, missä niitä on jo tai joita ei vielä etsitä. Tämä edellyttää kunkin klusterin huolellista harkintaa. Mitä roolia keskimassan mustat aukot pelaavat ja miten ne syntyivät? Sitä ei vielä tiedetä varmasti. Huolimatta monista vaihtoehdoista niiden jatkokehitykselle, tutkimuksen avustaja Bulent Kiziltan uskoo, että "ne saattavat olla alkuperäisiä siemeniä, jotka kasvoivat hirviöiksi, joita näemme tänään galaksien keskuksissa".
Juri Sukhov