Новий аналіз призводить до принципово іншого погляду на надмасивні чорні діри

У центрі більшості галактик знаходиться надмасивна чорна діра. Деякі з них активно споживають газ і пил навколо себе, викидаючи зайву енергію у вигляді потужних струменів, які ми бачимо як квазари по всьому спостережуваному Всесвіту. Нове дослідження, проведене астрономами з Центру космічного світанку, розглянуло цей процес за допомогою нових методів, і результати можуть змінити наше уявлення про дієту цих космічних гігантів.

Про це розповідають в Інституті Нільса Бора, передають OstanniPodii.com.

Розташовані в центрах галактик, надмасивні чорні діри в мільйони або навіть мільярди разів масивніші за наше Сонце. Завдяки своєму надзвичайному гравітаційному тяжінню вони здатні поглинати величезні кількості газу, пилу та, можливо, навіть зірки, які заблизько підійдуть до них.

Фізика говорить нам, що цей матеріал прагне створити диск, коли він притягується до чорної діри в явищі, яке називається "акрецією". Ці акреційні диски є одними з найбільш непривабливих, жорстоких місць у відомому Всесвіті, зі швидкостями, що наближаються до швидкості світла, і температурами, що значно перевищують поверхню нашого Сонця. Це тепло виробляє випромінювання, яке ми бачимо як світло, але перетворення тепла у світло настільки ефективне — приблизно у 30 разів ефективніше, ніж ядерний синтез — що фізики не зовсім розуміють, як воно відбувається.

Голодні космічні бегемоти

Характер харчування чорних дір досить різноманітний. Деякі, як у нашій галактиці, не дуже голодні та, схоже що, не мають акреційних дисків. Але ми бачимо інші галактики, чиї ненажерливі надмасивні чорні діри виростили надзвичайно гарячі акреційні диски настільки яскравими, що вони засвітлюють усі зорі у своїх галактиках.

Лише недавно ми отримали наше перше зображення акреційного диска від Телескопа горизонту подій - всесвітньої мережі радіотелескопів. Однак цей акреційний диск належить до дуже близької галактики. Ми не можемо повторити цей експеримент з більш віддаленими галактиками, оскільки диски просто занадто малі й тому не видимі навіть найбільшими телескопами.

Мінливість - ключ до розгадки

На щастя, перспективним видається інший метод дослідження розміру та структури віддалених акреційних дисків: хоча ми не можемо вирішити окремі компоненти дисків, ми можемо вивчити, як змінюється їх інтенсивність у часі. Вивчаючи мінливість освітлення дисків, ми можемо зібрати воєдино уявлення про акреційні диски навіть найвіддаленіших галактик.

Саме це зробив постдокторант Центру космічного світанку Джон Вівер, переглянувши минулі спостереження понад 9000 галактик з яскравими акреційними дисками — так званими квазарами — з програми спостережень "Слоанівський цифровий огляд неба".

Коли джерело не вирішене, спостережуване світло з акреційного диска буде "забруднене" світлом від галактики, де знаходиться чорна діра. Це небажане світло від галактик-господарів значною мірою ігнорувалося попередніми дослідженнями. Однак, використовуючи нову модель мінливостей світла квазара, Джон Вівер та його колега Кіт Хорн, професор астрономії в Університеті Сент-Ендрюс, змогли відокремити світло акреційного диска від світла галактики-господаря.

Іншими словами, модель дозволила їм більш безпосередньо бачити світло з акреційного диска навколо надмасивних чорних дір, навіть у галактиках, віддалених від нас на мільярди світлових років.

Заховані за пилом

Вівер і Хорн виявили, що космічний пил поблизу акреційного диска, ймовірно, закривав їм огляд. Використовуючи кілька різних моделей космічного пилу для врахування та видалення його затемнювальних ефектів, вони змогли визначити, наскільки гарячий акреційний диск, як поблизу чорної діри, так і далеко від неї на краях диска.

Ця різниця у температурі між гарячим внутрішнім диском і холодним зовнішнім диском була теоретично передбачена. Однак те, що Вівер і Хорн виявили за допомогою спостережень, було зовсім іншою картиною температури диска: диски виявилися навіть гарячішими поблизу чорної діри, ніж передбачалося. Ці несподівані висновки були опубліковані у журналі "Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства" та свідчать про те, що наші припущення та теоретичні моделі потребують перегляду, що вплине на наше розуміння надмасивних чорних дір взагалі.

Нам не тільки потрібно більше дізнатися про надмасивні чорні діри, але й мінливість їхньої ненажерливості є чудовою демонстрацією того, що наш Всесвіт є набагато більш динамічним місцем, ніж можна було б очікувати, дивлячись на статичне нічне небо.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.