Что происходит внутри черной дыры находится внутри черной дыры, но что происходит внутри черной дыры «сферы влияния» — самая внутренняя область галактики, где черные дыры гравитация является доминирующей силой — представляет большой интерес для астрономов и могут помочь определить массу черной дыры, а также ее влияния на его галактике.
Новые наблюдения с Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (Алма) обеспечить беспрецедентный вид на вращающемся диске холодного межзвездного газа, вращающиеся вокруг сверхмассивной черной дыры. Этот диск лежит у центра NGC 3258, массивные эллиптические галактики около 100 миллионов световых лет от Земли. На основании этих наблюдений команда ученых во главе с астрономами из Техасского университета A&M и Университета Калифорнии в Ирвине, определили, что это черная дыра весит ошеломляющие 2,25 млрд солнечных масс, наиболее массивной черной дыры, измеренная с Альмой на сегодняшний день.
Хотя сверхмассивные черные дыры могут иметь массы, миллионы в миллиарды раз больше, чем Солнце, они составляют всего лишь малую долю массы всей галактики. Изолируя влияния черной дыры гравитация от звезды, межзвездный газ и темная материя в центре галактик является сложной задачей и требует высокочувствительных наблюдений на феноменально малых масштабах.
«Наблюдения орбитального движения материал как можно ближе к черной дыре, является жизненно важным для точного определения черной дыры массы.» — сказал Бенджамин Boizelle, докторской научный сотрудник Техасского университета и ведущий автор на изучении появляясь в Астрофизическом журнале. «Эти новые наблюдения галактики NGC 3258 продемонстрировать удивительную силу Алмы на карте вращение газового диска вокруг сверхмассивной черной дыры в потрясающей детализации».
Астрономы используют различные методы для измерения массы черных дыр. В гигантских эллиптических галактик, большинство измерений исходят из наблюдений орбитального движения звезд вокруг черной дыры, сделан в видимом или инфракрасном свете. Другой метод, используя природные мазеры (радио-волны, лазеры) в газовых облаков, вращающихся вокруг черных дыр, обеспечивает более высокую точность, но эти мазеры очень редки и связаны почти исключительно с спиральных галактик, имеющих меньшие черные дыры.
В течение последних нескольких лет, Алма стала пионером нового метода для исследования черные дыры в гигантских эллиптических галактик. Около 10 процентов эллиптических галактик регулярно содержат вращающихся дисков холодного и плотного газа в их центрах. Эти диски содержат окись углерода (CO) газ, который можно наблюдать с помощью электромагнитных волн радиотелескопы.
С помощью доплеровского сдвига излучения из молекул, астрономы могут измерять скорости вращающихся газовых облаков, и Альма позволяет решить самые центры галактик, где орбитальные скорости самые высокие.
«Наша команда была геодезические рядом эллиптических галактик с Альмой в течение нескольких лет, чтобы найти и изучить дисков молекулярных газов, вращающиеся вокруг гигантской черной дыры», — сказал Аарон Барт из Калифорнийского университета в Ирвине, один из соавторов исследования. «НГК 3258 является лучшей мишенью, что мы нашли, потому что мы смогли проследить вращения диска ближе к черной дыре, чем в любой другой галактике».
Так же, как Земля вращается вокруг Солнца быстрее, чем Плутон, потому что он испытывает сильнее гравитационных сил, внутренних областей КНГ 3258 диск орбите быстрее, чем внешние части из-за гравитации черной дыры. Алма данные показывают, что диск скорость вращения увеличивается с 1 млн. километров в час на его внешней кромке, около 500 световых лет от черной дыры, до более чем 3 миллионов километров в час возле центра диска на расстоянии 65 световых лет от черной дыры.
Исследователи определили массу черной дыры с помощью моделирования вращения диска, для учета дополнительной массы звезд в центральной области Галактики, и другие детали, такие как слегка перекосило виде газового диска. Четкое обнаружение быстрое вращение позволило исследователям определить массу черной дыры с точностью лучше одного процента, хотя они оценивают в дополнительные систематические 12 процентов неопределенности в измерении, потому что расстояние до галактики NGC 3258 не известна очень точно. Даже с учетом неопределенное расстояние, это одна из наиболее точных измерениях масс для любой черной дыры за пределами галактики Млечный Путь.
«Следующая задача-найти примеры почти идеальный вращающихся дисков, как это так, что мы можем применять этот метод для измерения массы черных дыр в более крупной выборке галактик», — заключил Boizelle. «Дополнительные Алма наблюдений, что достичь такого уровня точности поможет нам лучше понять рост как галактики и черные дыры на возраст Вселенной.»
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!