Нов начин за оценка на масата на свръхмасивни черни дупки извън нашата галактика беше предложен от астрономите от Московския държавен университет.
Черните дупки са космически тела, в които гравитационното привличане е толкова голямо, че дори светлината не може да избяга от тях. Съществуването им следва от съвременната теория на гравитацията - общата теория на относителността, чийто основател е Алберт Айнщайн.
Въпреки факта, че наличието на черни дупки в природата не е строго доказано, астрономите имат основание да смятат, че такива обекти съществуват. Например, те многократно са наблюдавали явления, придружени от огромно освобождаване на енергия, което може да се обясни единствено с взаимодействието на масивни черни дупки с падащата върху тях околна материя. В този случай, поради триенето и нагряването на веществото, възниква радиация, което позволява индиректно да "види" черна дупка.
Ако няма акреция - падането на материята върху космическо тяло поради силата на привличане - тогава е изключително трудно да се научи за съществуването на черна дупка. Изследователи от Астрономическия институт на Щернберг от Московския държавен университет под ръководството на Елена Сейфина се заинтересуваха от такива „спящи“свръхмасивни черни дупки извън нашата галактика и предложиха метод за оценка на тяхната маса, дори и те трудно да се проявят. Резултатите от изследванията са публикувани в списанието Astronomy and Astrophysics.
Всичко започна, когато астрономите забелязаха няколко пламъка от екстрагалактични източници. Един от тях, Swift J1644 + 57, е наблюдаван през 2011 г. от няколко космически обсерватории (RXTE, Swift и Suzaku) в рентгеновата и гама диапазона.
Първоначално изследователите смятали, че виждат спукване на гама-лъчи, което вече е наблюдавано в далечни галактики. Обикновено излъчването на такива пламъци изчезва след ден или два, докато в този случай, след два дни, спукването става още по-ярко. Общо огнището се наблюдава в продължение на две години, след което изгасна.
Астрономите започнаха да подозират, че наблюдават приливно унищожение на звезда, летяща на малко разстояние от свръхмасивна черна дупка (в рамките на три гравитационни радиуса). Звездата се срива поради факта, че силите на гравитацията се различават значително от страната на звездата близо до и далеч от черната дупка. В същото време материята му не попада веднага върху дупката, а образува временен диск за натрупване, който започва да свети ярко, както се вижда на Земята.
Преди това Елена Сейфина наблюдава подобни пламъци, включващи известни обекти, които се считат за черни дупки, както вътре в нашата галактика, така и извън нея, и открива как наклонът на рентгеновия спектър (графиката на зависимостта на интензивността на радиация от честотата) се променя по време на увеличаване на светимостта.
Промоционално видео:
Тя идентифицира характеристики в спектъра, които ясно показват наличието на черни дупки. Астрономите предположиха, че ако формите на спектрите на подобни пламъци са сходни, тогава процесите, протичащи в тях, също са сходни. Следователно те са причинени и от разкъсване на звезди от черни дупки. Това позволява откриването на нови обекти - кандидати за черни дупки.
Астрономите определят масите на вече наблюдаваните черни дупки, като преценяват максималната светимост на акреционните дискове, образувани около тях от падаща материя, като приемат, че е постигнато равновесие в диска между налягането на електромагнитното излъчване и гравитационните сили.
Сравняването на коловозите (зависимостта на спектралния наклон от скоростта на натрупване) на известни обекти с коловозите, получени за нови екстрагалактични пламъци, позволи на изследователите да "претеглят" невидими черни дупки. Новият метод за "претегляне" на спящи екстрагалактични черни дупки дава възможност да се използват данни за известни галактически обекти, като например добре познатия обект Cygnus X-1 с черна дупка в центъра, който отдавна е проучен от астрономите. Изчисленията показват, че избухването на Swift J1644 + 57 наистина е свързано със свръхмасивна черна дупка с маса 7 × 106 слънчеви маси.
Ако по-ранните наблюдения в ултравиолетовата система бяха използвани за оценка на масите на черните дупки, то новият метод ни позволява да се ограничим до рентгеновия диапазон.
Астрономите се надяват, че универсалността на новия метод ще помогне за оценка на множеството маси от различни екстрагалактични обекти, като ядрата на галактиките Сейферт и други, когато традиционните методи по принцип не работят.
Въз основа на материали от пресслужбата на Московския държавен университет
Автор: Алексей Понятов