Космічне дослідження пропонує більш чіткий погляд на чорні діри

Дослідження показало, що відмінності між світловими сигнатурами активних галактичних ядер не можуть бути пояснені лише тим, чи відбувається їх спостереження через тор або повз нього: коли чорна діра живиться з високою швидкістю, енергія здуває пил та газ.

Про це розповідають в Дармутському коледжі (США), передають OstanniPodii.com.

Вважається, що надмасивні чорні діри знаходяться в центрах багатьох великих галактик, у тому числі нашого Чумацького Шляху. Ці космічні об′єкти пожирають галактичний газ, пил та зорі. Вони навіть можуть стати важчими за деякі невеликі галактики.

Знаючи швидкість харчування чорної діри, її масу та кількість випромінювання поблизу, дослідники можуть визначити, коли деякі чорні діри пережили найбільші стрибки зростання. Ця інформація, своєю чергою, може розповісти їм про історію Всесвіту.

У той час як такі досягнення, як нові зображення, отримані космічним телескопом НАСА імені Джеймса Вебба, допомагають вченим зрозуміти деякі з найпотужніших сил у Всесвіті, окреме дослідження Дартмуту прояснює загадку надмасивних чорних дір у стадії швидкого зростання, відомих як активні галактичні ядра, або AGN.

“Світлові сигнатури цих об′єктів містифікували дослідників понад півстоліття”, - каже Тоніма Таснім Ананна, постдокторантка у Дартмуті та провідна авторка нового дослідження.

Світло, що походить поруч від надмасивних чорних дір, може мати різні кольори. Вони також можуть відрізнятися за яскравістю та спектральними характеристиками. Донедавна дослідники вважали, що відмінності залежать від кута огляду та від того, наскільки чорна діра заслонена своїм "тором" - пончикоподібним кільцем з газу та пилу, що зазвичай оточує активні галактичні ядра.

Однак технічні дослідження, проведені Ананною та іншими вченими, ставлять під сумнів цю модель. Ананна та Раян Хікокс, професор фізики та астрономії, виявили, що чорні діри виглядають по-різному, бо насправді вони знаходяться на різних стадіях життєвого циклу.

Нове дослідження Дартмутського університету показало, що кількість пилу та газу, що оточують надмасивну чорну діру, безпосередньо пов′язана з тим, наскільки активно вона зростає. Коли чорна діра живиться з високою швидкістю, енергія здуває пил та газ. В результаті вона, швидше за все, не буде заслонена й виглядатиме яскравіше.

Дослідження є найпереконливішим доказом того, що існують фундаментальні відмінності між надмасивними чорними дірами з різними світловими сигнатурами, і що ці відмінності не можуть бути пояснені тільки тим, чи відбувається спостереження AGN через тор або повз нього.

“Це дає підтримку ідеї про те, що структури торів навколо чорних дір не всі однакові”, - каже Хікокс, співавтор дослідження. “Існує взаємозв′язок між структурою та тим, як вона зростає”.

Висновок про те, що саме швидкість живлення, а не кут огляду, визначає світлові сигнатури надмасивних чорних дір, випливає з десятирічного аналізу прилеглих AGN, проведеного у міжнародній співпраці з використанням високоенергетичного рентгенівського телескопа NASA "Swift-BAT".

Для дослідження, опублікованого в журналі The Astrophysical Journal, Ананна розробила обчислювальну техніку для оцінки впливу матерії, що заслоняє, на властивості спостережуваних чорних дір.

У науковій статті йдеться про те, що дослідження остаточно показує необхідність перегляду панівної теорії AGN, яка характеризує заслонені та неприховані AGN як схожі, попри те, що вони здаються різними через кут огляду.

“З часом ми зробили багато припущень про фізику цих об′єктів”, - каже Ананна, яка у 2020 році була обрана одним із 10 найкращих "вчених, за якими варто стежити" за версією Science News. “Тепер ми знаємо, що властивості сильно прихованих чорних дір значно відрізняються від незамаскованих AGN”.

Відповідь на наболілу космічну загадку повинна дозволити дослідникам створити більш точні моделі про еволюцію Всесвіту та про те, як розвиваються чорні дірки.

“Одне з найбільших питань у нашій області - звідки беруться надмасивні чорні діри”, - каже Хікокс. “Це дослідження надає критично важливий фрагмент, який допоможе нам відповісти на це питання, і я очікую, що воно стане орієнтиром цієї наукової дисципліни”.

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