Хотя мы знаем, что черные дыры довольно большие, как астрономы измеряют их массу? Это не значит, что мы можем выйти и просто «взвесить» их. К счастью, у астрономов есть много хитрых способов определить массу объектов во вселенной, и черные дыры не являются исключением.
Используя самую большую и мощную обсерваторию на планете, астрономы смогли увеличить центральную область эллиптической галактики под названием NGC 1332 , расположенную на расстоянии около 75 миллионов световых лет, чтобы получить высокоточное изображение вихревых газов вокруг центральная сверхмассивная черная дыра. Хотя сейчас известно, что большинство известных галактик содержат в своем ядре этих бегемотов с черными дырами, именно этот зверь является образцом: он в 660 миллионов раз превышает массу нашего Солнца .
ALMA в Чили использовался для достижения этого высокоточного подвига, но он не смотрел прямо на черную дыру, он измерял яростный шторм галактических газов, застрявших в глубоком гравитационном колодце черная дыра.
«Чтобы рассчитать массу черной дыры в центре галактики, нам нужно измерить скорость вращения чего-либо вокруг нее», - сказал Аарон Барт из Калифорнийского университета в Ирвине . «Для точного измерения нам нужно приблизиться к самому центру галактики, где гравитационное притяжение черной дыры является доминирующей силой.
Как мы все знаем, черные дыры, ну, в общем, черные . Их масса имеет такое огромное гравитационное притяжение, что ничто, даже свет событий, не может вырваться. Поскольку мы не можем их видеть, астрономы должны искать присутствие черных дыр другими, косвенными, способами. Например, можно измерить выбросы горячего газа, попавшего в аккреционный диск черной дыры. Другой способ - увидеть, как масса черной дыры будет искажать пространство-время, сгибая (или линзируя) свет вокруг нее.
Но в этом случае холодный молекулярный газ можно было увидеть вблизи черной дыры NGC 1332. Зная расстояние газового облака от черной дыры и используя ALMA для измерения его скорости, можно было бы сделать очень точное измерение массы черной дыры. И этот, безусловно, в супертяжелом подразделении сверхмассивных черных дыр.
В случае этой галактики газ расплющился в огромный диск вращающейся материи вокруг черной дыры с радиусом 800 световых лет. Имейте в виду, что расстояние от нашей солнечной системы до ближайшей звездной системы, Альфа Центавра, составляет немногим более 4 световых лет, а радиус этой структуры колоссально в 200 раз шире.
На видимых длинах волн этот диск не может быть распознан и выглядит как силуэт на фоне плотно упакованных звезд. ALMA, однако, наблюдает за космосом на радиоволнах, а диск холодного газа генерирует радиоизлучение, позволяя астрономам разрешать внутри диска небольшие структуры шириной всего 16 световых лет.
Эта потрясающая точность позволила измерить вращающийся газ в "сфере влияния" черной дыры - области в пределах 80 световых лет от черной дыры - в которой преобладает гравитация черной дыры, и ее скорость может быть найдена. Газы в этом регионе движутся вокруг черной дыры с невероятной скоростью более 300 миль в секунду.
Предыдущие измерения масс черной дыры основывались на наблюдении видимого света от ионизированного газа в горячих аккреционных дисках. Хотя обсерватории, такие как космический телескоп Хаббла, смогли рассчитать массу черных дыр, сделав это, горячие аккреционные диски по своей природе очень турбулентны. Это добавляет большую степень неопределенности в измерениях в видимом свете.
Но выбросы холодного молекулярного газа (в данном случае выбросы, создаваемые окисью углерода или СО) в протяженных дисках происходят из гораздо более спокойной среды, предоставляя астрономам невероятно мощный инструмент для удаленного измерения того, насколько массивными на самом деле являются эти галактические монстры.
Спасибо за внимание, подписывайтесь на канал, ставьте нравится, чтобы не пропустить новые статьи.