Kopš Strēlnieka A * atklāšanas mūsu galaktikas centrā astronomi ir sapratuši, ka lielāko masveidīgo galaktiku kodols ir Supermassive Black Hole (SMBH). Par to liecina jaudīgās elektromagnētiskās emisijas, kas rodas šo galaktiku kodolos - kurus sauc par “aktīvajiem galatiskajiem kodoliem” (AGN) - kurus, domājams, izraisa gāze un putekļi, kas uzkrājas uz SMBH.
Gadu desmitiem astronomi ir pētījuši AGN ienākošo gaismu, lai noteiktu, cik lieli un masīvi ir viņu melnie caurumi. Tas ir bijis grūti, jo šī gaisma ir pakļauta Doplera efektam, kas izraisa tā spektrālo līniju paplašināšanos. Bet, pateicoties jaunam modelim, ko izstrādājuši pētnieki no Ķīnas un ASV, astronomi, iespējams, varēs izpētīt šos platjoslas reģionus (BLR) un veikt precīzākas aplēses par melno caurumu masu.
Pētījums “Paisuma un paisuma izraisīti putekļaini sabrukumi kā plašu izmešu līniju izcelsme aktīvajos galaktikas kodolos” nesen parādījās zinātniskajā žurnālā Daba. Pētījumu vadīja Jian-Min Wang, Ķīnas Zinātņu akadēmijas Augstās enerģijas fizikas institūta (IHEP) pētnieks ar palīdzību Vaiomingas universitātē un Nanjingas universitātē.
Lai to sadalītu, ir zināms, ka SMBH ir gāzu un putekļu gāze, kas tos ieskauj. Melnā cauruma gravitācija paātrina gāzi šajā torā līdz ātrumam tūkstošiem kilometru sekundē, kas liek tai sakarst un izstaro starojumu dažādos viļņu garumos. Šī enerģija galu galā apsteidza visu apkārtējo galaktiku, kas ļauj astronomiem noteikt SMBH klātbūtni.
Kā Maikls Brotertons, UW profesors Fizikas un astronomijas katedrā un pētījuma līdzautors, paskaidroja UW paziņojumā presei:
“Cilvēki domā:“ Tas ir melnais caurums. Kāpēc tas ir tik gaišs? ”Melnais caurums joprojām ir tumšs. Diski sasniedz tik augstu temperatūru, ka izstaro elektromagnētisko spektru, kas ietver gamma starus, rentgena starus, UV, infrasarkanos un radioviļņus. Melnais caurums un apkārtējā akretizējošā gāze, no kuras barojas melnais caurums, ir degviela, kas ieslēdz kvazāru. ”
Šo gaišo reģionu novērošanas problēma rodas tāpēc, ka tajās esošās gāzes tik ātri pārvietojas dažādos virzienos. Kamēr gāze, kas virzās prom (attiecībā pret mums), tiek novirzīta uz spektra sarkano galu, tad gāze, kas virzās uz mums, tiek novirzīta uz zilo galu. Tas noved pie plašu līniju apgabala, kur izstarotās gaismas spektrs vairāk atgādina spirāli, padarot precīzus nolasījumus grūti iegūtus.
Pašlaik SMBH masas mērīšana aktīvajos galaktikas kodolos balstās uz “reverberācijas kartēšanas paņēmienu”. Īsāk sakot, tas ietver datoru modeļu izmantošanu, lai pārbaudītu BLR simetriskās spektrālās līnijas un izmērītu laika kavējumus starp tām. Tiek uzskatīts, ka šīs līnijas rodas no gāzes, ko fotojonizēja SMBH gravitācijas spēks.
Tomēr, tā kā par plašajām emisijas līnijām un dažādiem BLR komponentiem ir maz izpratnes, šī metode rada zināmu nenoteiktību robežās no 200 līdz 300%. "Mēs cenšamies iegūt detalizētākus jautājumus par plaša spektra reģioniem, kas palīdz mums diagnosticēt melnā cauruma masu," sacīja Brotertons. "Cilvēki nezina, no kurienes nāk šie plašie emisijas līniju reģioni, vai šīs gāzes raksturu."
Turpretī doktora Vanga vadītā komanda pieņēma jauna veida datoru modeli, kurā tika ņemta vērā gāzes toru, kas ieskauj SMBH, dinamika. Viņi uzskata, ka šo toru veidos diskrēti vielas salikumi, kurus plūdmaiņas dēļ sagraus melnais caurums, kā rezultātā tajā ieplūdīs kaut kāda gāze (saukta arī par to uzkrātos), bet daži izdalās kā aizplūšana.
Pēc tam viņi secināja, ka emisijas līnijas BLR ir pakļautas trim raksturlielumiem - “asimetrijai”, “formai” un “maiņai”. Pārbaudot dažādas izmešu līnijas - gan simetriskas, gan asimetriskas -, viņi secināja, ka šie trīs raksturlielumi ir lielā mērā atkarīgi no tā, cik spilgti bija gāzes sadedzinājumi, kurus viņi uzskatīja par izrietošiem to kustības leņķim toros. Vai, kā to izteicis doktors Brotertons:
“Mēs ierosinām, ka šie putekļainie pikas pārvietojas. Daži saplīst viens otram un saplūst, un mainās ātrums. Varbūt viņi pārceļas uz kvazāru, kur dzīvo melnais caurums. Daži no sakopojumiem vēršas no plašās līnijas. Dažus izraida. ”
Beigās viņu jaunais modelis liek domāt, ka paisuma un paisuma dēļ radušies materiālu sakrājumi no melnā cauruma torusiem varētu būt BLR gāzes avots. Salīdzinot ar iepriekšējiem modeļiem, doktora Vanga un viņa kolēģu izstrādātais modelis nodibina savienojumu starp dažādiem galvenajiem procesiem un komponentiem SMBH tuvumā. Tie ietver melnā cauruma, fotojonizētās gāzes avota un paša putekļainā torusa barošanu.
Kaut arī šis pētījums neatrisina visus noslēpumus, kas apņem AGN, tas ir svarīgs solis, lai iegūtu precīzus SMBH masu aprēķinus, pamatojoties uz to spektrālajām līnijām. No tiem astronomi varēja precīzāk noteikt, kādu lomu šie melnie caurumi spēlēja lielu galaktiku evolūcijā.
Pētījums bija iespējams, pateicoties atbalstam, ko nodrošināja Nacionālā atslēgas programma zinātnes un tehnoloģiju izpētei un attīstībai, un Galvenā pierobežas zinātņu pētniecības programma, kuras abas pārvalda Ķīnas Zinātņu akadēmija.
