1971. gadā angļu astronomi Donalds Lindens-Bels un Martins Rīss izvirzīja hipotēzi, ka mūsu Piena ceļa galaktikas centrā atrodas supermasīvs melnais caurums (SMBH). Tas tika pamatots ar viņu darbu ar radio galaktikām, kas parādīja, ka milzīgais enerģijas daudzums, ko izstaro šie objekti, ir saistīts ar gāzes un vielas uzkrāšanos melnajā caurumā to centrā.
Līdz 1974. gadam tika atrasti pirmie pierādījumi par šo SMBH, kad astronomi atklāja masīvu radio avotu, kas nāk no mūsu galaktikas centra. Šis reģions, kuru viņi nosauca par Strēlnieku A *, ir vairāk nekā 10 miljonus reižu masīvāks nekā mūsu pašu Saule. Kopš atklāšanas astronomi ir atraduši pierādījumus tam, ka novērojamā Visuma spirālveida un eliptisko galaktiku centros ir supermasīvi melnie caurumi.
Apraksts:
Supermasīvie melnie caurumi (SMBH) daudzos veidos atšķiras no mazās masas melnajiem caurumiem. Iesācējiem, tā kā SMBH ir daudz lielāka masa nekā mazākiem melnajiem caurumiem, tiem ir arī mazāks vidējais blīvums. Tas ir saistīts ar faktu, ka ar visiem sfēriskiem objektiem tilpums ir tieši proporcionāls rādiusa kubam, bet melnā cauruma minimālais blīvums ir apgriezti proporcionāls masas kvadrātam.
Turklāt paisuma spēki notikuma horizonta tuvumā ir ievērojami vājāki masīvajiem melnajiem caurumiem. Tāpat kā blīvuma gadījumā, plūdmaiņas spēks uz ķermeni notikuma horizontā ir apgriezti proporcionāls masas kvadrātam. Kā tāds objekts neizjutīs ievērojamu plūdmaiņas spēku, kamēr tas nebija dziļi iespiests melnajā caurumā.
Veidošanās:
Par to, kā veidojas SMBH, joprojām notiek daudz zinātnisku diskusiju. Astrofiziķi lielākoties uzskata, ka tie ir melnā cauruma apvienošanās un matērijas akrecijas rezultāts. Bet no kurienes radās šo melno caurumu “sēklas” (t.i., priekšteči), kur rodas domstarpības. Pašlaik acīmredzamākā hipotēze ir tāda, ka tās ir vairāku eksplodējušu masīvu zvaigžņu paliekas, kuras izveidojās ar matērijas akrecijas palīdzību galaktikas centrā.
Vēl viena teorija ir tāda, ka pirms pirmajām zvaigznēm, kas izveidojās mūsu galaktikā, liels gāzes mākonis sabruka par “qausi-zvaigzni”, kas kļuva nestabila pret radiālajām perturbācijām. Pēc tam tas pārvērtās par apmēram 20 Saules masu melno caurumu, neprasot supernovas sprādzienu. Laika gaitā tā ātri uzkrājās, lai kļūtu par starpposma un pēc tam supermasīvo melno caurumu.
Vēl vienā modelī blīvs zvaigžņu klasteris piedzīvoja kodola sabrukumu ātruma izkliedes rezultātā kodolā, kas notika ar relativistiskiem ātrumiem negatīvas siltuma jaudas dēļ. Visbeidzot, pastāv teorija, ka pirmatnējos melnos caurumus varēja radīt tieši ārējs spiediens tūlīt pēc Lielā sprādziena. Šīs un citas teorijas pagaidām paliek teorētiskas.
Strēlnieks A *:
Vairākas pierādījumu līnijas norāda uz SMBH esamību mūsu galaktikas centrā. Kaut arī Strēlnieks A * tiešus novērojumus nav izdarījis, tā klātbūtne ir secināta no tā ietekmes uz apkārtējiem objektiem. Visievērojamākais no tiem ir S2, zvaigzne, kas plūst eliptiskā orbītā ap Strēlnieka A * radio avotu.
S2 orbitālais periods ir 15,2 gadi un tas sasniedz minimālo 18 miljardu km (11,18 miljardu jūdžu, 120 AU) attālumu no centrālā objekta centra. Tikai supermasīvs objekts to varētu izskaidrot, jo nevar noteikt citu iemeslu. No S2 orbitālajiem parametriem astronomi ir spējuši aprēķināt objekta izmēru un masu.
Piemēram, S2 kustības astronomi ir aprēķinājuši, ka objektam orbītas centrā jābūt ne mazāk kā 4,1 miljonam saules masu (8,2 × 10³³ metriskās tonnas; 9,04 × 10³³ ASV tonnas). Turklāt šī objekta rādiusam vajadzētu būt mazākam par 120 AU, pretējā gadījumā S2 ar to sadursies.
Tomēr labākos pierādījumus līdz šim 2008. gadā sniedza Maks Planka ārpuszemes fizikas institūts un UCLAs Galaktikas centra grupa. Izmantojot datus, kas 16 gadu laikā iegūti no ESO ļoti lielā teleskopa un Keka teleskopa, viņi spēja ne tikai precīzi noteikt attālumu līdz mūsu galaktikas centram (27 000 gaismas gadu attālumā no Zemes), bet arī izsekot zvaigžņu orbītām. tur ar milzīgu precizitāti.
Kā sacīja Reinhards Genzels, Maksima Planka-Ārzemes fizikas institūta komandas vadītājs:
“Neapšaubāmi visievērojamākais mūsu ilgtermiņa pētījuma aspekts ir tas, ka tas ir nodevis to, kas tagad tiek uzskatīts par labāko empīrisko pierādījumu tam, ka supermasīvie melnie caurumi patiešām pastāv. Zvaigžņu orbītas Galaktikas centrā liecina, ka četru miljonu saules masu centrālajai koncentrācijai ir jābūt melnajam caurumam, bez jebkādām pamatotām šaubām. ”
Cita norāde par Strēlnieka A * klātbūtni parādījās 2015. gada 5. janvārī, kad NASA ziņoja par rekordlielu rentgenstaru uzliesmojumu, kas nāk no mūsu galaktikas centra. Balstoties uz Chandra rentgenstaru observatorijas rādījumiem, viņi ziņoja par emisijām, kas bija 400 reizes spilgtākas nekā parasti. Tika uzskatīts, ka tie ir asteroīda, kas iekrīt melnajā caurumā, vai magnētiskā lauka līniju iespiešanās tajā ieplūstošās gāzes rezultātā.
Citas galaktikas:
Astronomi ir atraduši pierādījumus par SMBH arī citu galaktiku centrā Vietējā grupā un ārpus tās. Tajos ietilpst netālu esošā Andromedas galaktika (M31) un elipsveida galaktika M32, kā arī tālā spirālveida galaktika NGC 4395. Tas ir pamatots ar faktu, ka zvaigznes un gāzes mākoņi netālu no šo galaktiku centra uzrāda novērojamu ātruma palielināšanos.
Vēl viena indikācija ir aktīvie galaktiskie kodoli (AGN), kur periodiski tiek atklāti masīvi radio, mikroviļņu, infrasarkano, optisko, ultravioleto (UV), rentgena un gamma staru viļņu joslu pārrāvumi, kas nāk no aukstuma (reģioni) un gāzes ) lielāku galaktiku centrā. Kaut arī radiācija nenāk no pašiem melnajiem caurumiem, tiek uzskatīts, ka iemesls ir tik masīvs objekts uz apkārtējām vielām.
Īsāk sakot, gāzu un putekļu formā veidojas uzkrāšanās diski galaktiku centrā, kas riņķo virs supermasīvajiem melnajiem caurumiem, pakāpeniski barojot tos ar matēriju. Neticami gravitācijas spēks šajā reģionā saspiež diska materiālu, līdz tas sasniedz miljonus grādus pēc kelvinu, radot spilgtu starojumu un elektromagnētisko enerģiju. Virs akrecijas diska veidojas karsta materiāla korona, kas var izkliedēt fotonus līdz pat rentgenstaru enerģijai.
SMBH rotējošā magnētiskā lauka un akrecijas diska mijiedarbība rada arī spēcīgas magnētiskās strūklas, kas izšauj materiālu virs un zem melnā cauruma ar relativistiskiem ātrumiem (t.i., ievērojamā gaismas ātruma daļā). Šīs strūklas var izvērsties simtiem tūkstošu gaismas gadu un ir otrs potenciālais novērotā starojuma avots.
Kad dažu miljardu gadu laikā Andromedas galaktika saplūst ar mūsu pašu, supermasīvais melnais caurums, kas atrodas tā centrā, saplūdīs ar mūsu pašu, iegūstot daudz masīvāku un jaudīgāku. Šī mijiedarbība, visticamāk, izsit vairākas zvaigznes no mūsu apvienotās galaktikas (veidojot negodīgas zvaigznes), kā arī, iespējams, mūsu galaktikas kodols (kas šobrīd ir neaktīvs) atkal kļūst aktīvs.
Melno caurumu izpēte joprojām ir sākumstadijā. Un tas, ko mēs esam iemācījušies tikai dažu pēdējo gadu desmitu laikā, ir bijis gan aizraujošs, gan satriecošs. Neatkarīgi no tā, vai tie ir mazākas masas vai supermasīvi, melnie caurumi ir neatņemama mūsu Visuma sastāvdaļa un tiem ir aktīva loma tā evolūcijā.
Kas zina, ko mēs atradīsim, iedziļinoties dziļāk Visumā? Varbūt kādu dienu mēs tehnoloģija un milzīgā pārdrošība pastāvēs, lai mēs mēģinātu sasniegt virsotni zem notikumu horizonta plīvura. Vai varat iedomāties, ka notiek?
Mēs šeit Space Magazine esam rakstījuši daudz interesantu rakstu par melnajiem caurumiem. Šeit ir ne tikai saprātīgas šaubas: Supermasīvs melnais caurums dzīvo mūsu galaktikas centrā, bet rentgena staru atbalss atklāj supermasīvas melnās cauruma toru, kā jūs nosverat supermasīvu melno caurumu? Paņemiet to temperatūru, un kas notiek, kad saduras supermasīvie melnie caurumi?
Astronomija Liec arī dažas atbilstošas epizodes par šo tēmu. Šeit ir 18. epizode: melni caurumi lieli un mazi un 98. epizode: kvazāri.
Vēl izpētīt: astronomijas cast epizodes kvazāri un melnie caurumi - lieli un mazi.
Avoti:
- Wikipedia - supermasīvs melnais caurums
- NASA - supermasīvie melnie caurumi
- Svinburnas universitāte: Kosmoss - supermasīvs melnais caurums
