Astronómovia na Moskovskej štátnej univerzite navrhli nový spôsob odhadu množstva supermasívnych čiernych dier mimo našej galaxie.
Čierne diery sú kozmické telá, v ktorých je gravitačná príťažlivosť taká veľká, že z nich nemôže uniknúť ani svetlo. Ich existencia vyplýva z modernej teórie gravitácie - všeobecnej teórie relativity, ktorej zakladateľom bol Albert Einstein.
Napriek skutočnosti, že prítomnosť čiernych dier v prírode nebola prísne dokázaná, astronómovia majú dôvod veriť, že také objekty existujú. Napríklad opakovane pozorovali javy sprevádzané obrovským uvoľňovaním energie, čo sa dá vysvetliť iba interakciou masívnych čiernych dier s okolitou hmotou, ktorá na ne dopadá. V tomto prípade v dôsledku trenia a zahrievania látky vzniká žiarenie, ktoré nepriamo umožňuje „vidieť“čiernu dieru.
Ak nedochádza k narastaniu - pádu hmoty na kozmické telo v dôsledku príťažlivej sily - potom je mimoriadne ťažké dozvedieť sa o existencii čiernej diery. Vedci Sternbergského astronomického inštitútu Moskovskej štátnej univerzity pod vedením Eleny Seifiny sa začali zaujímať o takéto „spiace“supermasívne čierne diery mimo našej galaxie a navrhli metódu na hodnotenie ich hmotnosti, aj keď sa len ťažko prejavujú. Výsledky výskumu sú publikované v časopise Astronomy and Astrophysics.
Všetko to začalo, keď si astronómovia všimli niekoľko svetlíc z mimogalaktických zdrojov. Jeden z nich, Swift J1644 + 57, bol v roku 2011 pozorovaný niekoľkými vesmírnymi observatóriami (RXTE, Swift a Suzaku) v röntgenovom a gama rozsahu.
Vedci si spočiatku mysleli, že videli výbuch gama lúčov, ktorý už bol pozorovaný vo vzdialených galaxiách. Zvyčajne však emisia takýchto svetlíc zmizne po jednom alebo dvoch dňoch, zatiaľ čo v tomto prípade sa po dvoch dňoch zhluk stal ešte jasnejším. Celkom bolo ohnisko pozorované dva roky a potom zhaslo.
Astronómovia začali mať podozrenie, že pozorovali prílivový kolaps hviezdy lietajúcej na krátku vzdialenosť od supermasívnej čiernej diery (v rámci troch gravitačných polomerov). Hviezda sa zrúti v dôsledku skutočnosti, že gravitačné sily sa výrazne líšia na strane hviezdy blízko a ďaleko k čiernej diere. Zároveň jej hmota okamžite neklesne na dieru, ale tvorí dočasný narastací disk, ktorý začne žiariť jasne, ako je vidieť na Zemi.
Predtým Elena Seifina pozorovala podobné svetlice zahŕňajúce známe objekty, ktoré sú považované za čierne diery, vnútri našej galaxie aj mimo nej, a zistila, ako sa zmenil sklon röntgenového spektra (graf závislosti intenzity žiarenia od frekvencie) počas zvýšenia svietivosti.
Propagačné video:
Identifikovala prvky v spektre, ktoré jasne naznačovali prítomnosť čiernych dier. Astronómovia navrhli, že ak sú tvary spektier podobných svetlíc podobné, potom sú v nich procesy podobné. Preto sú tiež spôsobené roztrhnutím hviezd čiernymi dierami. To umožňuje objavovanie nových objektov - kandidátov na čierne diery.
Astronómovia určujú hmotnosť už pozorovaných čiernych dier hodnotením maximálnej svietivosti akréčnych diskov vytvorených okolo nich od padajúcej hmoty za predpokladu, že na disku bola dosiahnutá rovnováha medzi tlakom elektromagnetického žiarenia a gravitačnými silami.
Porovnanie stôp (závislosť sklonu spektra od rýchlosti narastania) známych objektov so stopami získanými pre nové extragalaktické svetlice umožnilo vedcom „vážiť“neviditeľné čierne diery. Nová metóda „váženia“spiacich extragalaktických čiernych dier umožňuje použitie údajov o známych galaktických objektoch, ako je napríklad známy objekt Cygnus X-1 s čiernou dierou v strede, ktorý astronómovia dlho študovali. Výpočty ukázali, že v prípade ohniska Swift J1644 + 57 je skutočne spojený s veľkou čiernou dierou s hmotnosťou 7 × 106 slnečných hmôt.
Ak sa na odhad hmotností čiernych dier použili predchádzajúce pozorovania v ultrafialovom žiarení, nová metóda nám umožňuje obmedziť sa na röntgenový rozsah.
Astronómovia dúfajú, že univerzálnosť novej metódy pomôže pri hodnotení množstva masy rôznych extragalaktických objektov, ako sú jadrá Seyfertových galaxií a ďalších, keď tradičné metódy v zásade nefungujú.
Na základe materiálov tlačovej služby Moskovskej štátnej univerzity
Autor: Alexey Ponyatov