Это продолжение статьи о том, как ученым удалось заглянуть внутрь черной дыры с помощью эхолокации.
Ошеломляющее вращение
Световые эхосигналы, полученные с IRAS 13224-3809, позволили Альстону и его команде определить точную геометрию материала, окружающего черную дыру, в том числе размеры ее динамической рентгеновской короны, питающей эти эхосигналы. Затем команда смогла использовать эту информацию для расчета массы и вращения черной дыры - двух свойств, которые не меняются на человеческих временных шкалах. Такой эксперимент проводился впервые. Он требует высокотехничного математического моделирования, над которым ученые работали очень долгое время
"Чтобы измерить массу и вращение черной дыры, мы должны точно знать, где находится этот газ, прежде чем он попадет в черную дыру", - говорит Альстон. Ученые использовали эту методику для изучения сверхмассивных черных дыр и раньше, но эти наблюдения не были ни длительными, ни источником переменных, как для IRAS 13224-3809. Наконец-то наблюдения длились достаточно долго для того, чтобы снабдить ученых большим количеством необходимой для исследований информацией.
Основываясь на новом отображении, команда пришла к выводу, что эта сверхмассивная черная дыра содержит массу до двух миллионов солнц, и что она вращается почти так быстро, как только может, не нарушая законов физики. Бентц, который не участвовал в работе, говорит, что обширные наблюдения авторов делают результаты чрезвычайно убедительными. Они смогли показать и доказать массу черной дыры, они буквально заглянул в нее и узнали все, что им было нужно. Однако этого все еще не достаточно.
"Авторы проводили один и тот же эксперимент 16 раз, что значительно больше, чем любые предыдущие исследования", - говорит Бенц. "Это действительно помогло им прижать куски, которые не менялись. Такого количества экспериментов хватило для получения нужных данных, но в будущем, для продолжения исследований понадобятся новые опыты, новое оборудование и новые методы проверки"
Альстон и его команда также собрали динамическое изображение того, как рентгеновская корона, пеленающая черную дыру, меняется с течением времени, при этом ее размер несколько резко меняется в течение дня. Ученые все еще работают над теорией, которая смогла бы в полной мере доступно объяснить происхождение данного явления.
Галактические семена
Каждая большая галактика во вселенной, скорее всего, закреплена на якоре в центральной сверхмассивной черной дыре. Расшифровывая способы, которыми эти якорные пируэты могли дать ключ к разгадке того, как они и их галактики-хозяева формировались и развивались на протяжении всего времени существования Вселенной.
"Одна из вещей, которую мы не знаем, это то, как супермассивные черные дыры образуются, - говорит Альстон. "Какова природа происхождения этого в ранней вселенной? Большинство наших моделей в настоящее время предсказывают слишком абсурдные теории, и они не могут расти достаточно быстро. Мы не можем найти то, из-за чего черные дыры начали расти подобно тому, как растения растут из семян".
Один из способов формирования галактик - это столкновение и слияние нескольких малых галактик. По мере слияния этих галактик, как и их центральных черных дыр. Если эти столкновения хаотичны, то они могут способствовать не только появлению большей массы черных дыр, но и тому, как они вращаются, говорит Альстон.
Другой способ, с помощью которого черные дыры могут накапливаться, - это непрерывный поток притекающего газа. В этом случае получившийся спин может быть более быстрым, чем спин IRAS 13224-3809, хотя Альстон говорит, что еще слишком рано делать вывод о том, что именно эта галактика нарастила массу по этому механизму.
В конце концов, он и его коллеги хотели бы использовать реверберационное картирование для определения спинов - и, таким образом, истории образования сотен близлежащих сверхмассивных черных дыр, по сути, проводя перепись этих объектов. Затем, основываясь на том, как далеко эти черные дыры находятся, ученые могут взглянуть на то, как галактики росли на протяжении всего времени существования