Astronomowie określają masę małej czarnej dziury w centrum pobliskiej galaktyki

Jeżeli astronomowie chcą się dowiedzieć, jak powstają supermasywne czarne dziury, powinni zacząć badania od tych naprawdę małych.

Zespół astronomów odkrył, że czarna dziura w centrum pobliskiej galaktyki karłowatej, zwanej NGC 4395, jest około 40 razy mniejsza, niż wcześniej sądzono.

Obecnie astronomowie uważają, że supermasywne czarne dziury znajdują się w centrum każdej galaktyki tak masywnej, jak nasza Droga Mleczna lub masywniejszej. Ale są ciekawi także czarnych dziur w mniejszych galaktykach, takich jak NGC 4395. Znajomość masy czarnej dziury w NGC 4395 – i możliwość jej dokładnego pomiaru – może pomóc astronomom zastosować te techniki do innych czarnych dziur.

Aby określić masę czarnej dziury w NGC 4395, Elena Gallo z University of Michigan i jej współpracownicy zastosowali mapowanie pogłosu. Technika ta mierzy masę monitorując promieniowanie wyrzucane przez dysk akrecyjny otaczający czarną dziurę.

Podczas, gdy promieniowanie przemieszcza się na zewnątrz z dysku akrecyjnego, przechodzi przez inny obłok materii dalej od czarnej dziury, który jest bardziej rozproszony niż dysk. Obszar ten jest nazywany regionem szerokopasmowym.

Gdy promieniowanie uderza w gaz w regionie szerokopasmowym, powoduje, że atomy w nim przechodzą przemianę. Po przejściu promieniowania atom powraca do poprzedniego stanu. Astronomowie mogą obrazować to przejście, które przejawia się w postaci błysku.

Mierząc, ile czasu potrzeba, aby promieniowanie dysku akrecyjnego uderzyło w obszar szerokopasmowy i wywołało te błyski, astronomowie mogą oszacować, jak daleko od czarnej dziury znajduje się ten obszar. Wykorzystując te informacje, mogą obliczyć masę czarnej dziury. Naukowcy uważają, że odległość obszaru zależy od masy czarnej dziury.

Wykorzystując dane z Obserwatorium MDM, astronomowie obliczyli, że potrzeba około 83 minuty, +/- 14 minut, aby promieniowanie dotarło z dysku akrecyjnego do regionu szerokopasmowego. Aby obliczyć masę czarnej dziury, musieli również zmierzyć prędkość wewnętrzną regionu szerokopasmowego, czyli prędkość, z jaką obłok porusza się pod wpływem grawitacji czarnej dziury. W tym celu wykorzystali spektrometr GMOS zamontowany na teleskopie GEMINI North.

Znając tę liczbę, prędkość regionu szerokopasmowego, prędkość światła i tzw. stałą grawitacyjną, astronomowie byli w stanie stwierdzić, że masa czarnej dziury była około 10 000 razy większa od masy Słońca – ok. 40 razy mniejsza, niż wcześniej sądzono. Jest to również najmniejsza czarna dziura znaleziona dzięki mapowaniu pogłosu.

Informacje te mogą również pomóc astronomom zrozumieć, w jaki sposób duże czarne dziury kształtują galaktyki, w których się znajdują. Pole zwane informacją zwrotną czarnej dziury bada, w jaki sposób czarne dziury wpływają na właściwości swojej galaktyki-gospodarza na znacznie większą skalę, niż ich przyciąganie grawitacyjne.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
University of Michigan

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.