Izmantojot jaunu datora modeli, astronomi ir noteikuši, ka melnais caurums M87 galaktikas centrā ir vismaz divreiz lielāks, nekā tika domāts iepriekš. Sverot 6,4 miljardus reižu lielākas par Saules masu, tas ir vislielākais melnais caurums, kas līdz šim izmērīts, un šis jaunais modelis liek domāt, ka citās lielajās tuvējās galaktikās pieņemto melno caurumu masas varētu būt līdzīgas. Tas ietekmē teorijas par to, kā veidojas un aug galaktikas, un tas varētu pat atrisināt ilgstošu astronomisko paradoksu.
Astronomi Kārlis Gebhards no Teksasas Universitātes Ostinā un Jens Tomass no Maksa Planka ārpuszemes fizikas institūta detalizēti atklāja savus datus pirmdien Amerikas astronomijas biedrības konferencē Pasadena, Kalifornijā.
Lai mēģinātu izprast, kā veidojas un aug galaktikas, astronomi sāk iegūt pamatinformāciju par mūsdienu galaktikām, piemēram, no kā tās ir veidotas, cik lielas tās ir un cik daudz tās sver. Astronomi mēra šo pēdējo kategoriju - galaktiku masu -, nosakot zvaigznīšu ātrumu, kas riņķo ap galaktiku.
Tomass sacīja, ka ir svarīgi veikt kopējās masas izpēti, taču “izšķirošais ir noteikt, vai masa atrodas melnajā caurumā, zvaigznēs vai tumšajā halo. Jums jāvada sarežģīts modelis, lai varētu atklāt, kurš ir kurš. Jo vairāk komponentu jums ir, jo sarežģītāks ir modelis. ”
Lai modelētu M87, Gebhards un Tomass izmantoja vienu no pasaules jaudīgākajiem superdatoriem - Lonestar sistēmu Teksasas Universitātē Ostinas Teksasas uzlabotajā skaitļošanas centrā. Lonestar ir Dell Linux klasteris ar 5840 apstrādes kodoliem un var veikt 62 triljonus peldošā komata operāciju sekundē. (Šodienas modernākajam klēpjdatoram ir divi kodoli un tas var veikt līdz 10 miljardiem peldošā komata darbību sekundē.)
Gebharda un Jensa M87 modelis bija sarežģītāks nekā iepriekšējie galaktikas modeļi, jo papildus zvaigžņu un melnā cauruma modelēšanai tas ņem vērā arī galaktikas “tumšo halo”, sfērisku reģionu, kas ieskauj galaktiku un kas pārsniedz tās galveno redzama struktūra, kas satur galaktikas noslēpumaino “tumšo vielu”.
"Agrāk mēs vienmēr esam uzskatījuši tumšo halo par nozīmīgu, taču mums nebija arī skaitļošanas resursu, lai to izpētītu," sacīja Gebharts. “Iepriekš mēs varējām izmantot tikai zvaigznes un melnos caurumus. Mētāties tumšajā halo, tas kļūst pārāk dārgi skaitļošanai, jums jāiet pie superdatoriem. ”
Lonestar rezultāts bija M87 melnā cauruma masa vairākkārt, nekā iepriekšējie modeļi ir atraduši. "Mēs to nemaz negaidījām," sacīja Gebhards. Viņš un Jenss vienkārši vēlējās pārbaudīt savu modeli uz “vissvarīgākās galaktikas, kas tur atrodas”, viņš teica.
Īpaši masīvs un ērti tuvumā esošs (astronomiskā izteiksmē) M87 bija viena no pirmajām galaktikām, kurai pirms gandrīz desmit gadu desmitiem tika ieteikts izveidot centrālo melno caurumu. Tam ir arī aktīva reaktīva šaušana, kas izceļ galaktikas kodolu, matērijai virpuļojot tuvāk melnajam caurumam, ļaujot astronomiem izpētīt procesu, kurā melnie caurumi piesaista matēriju. Visi šie faktori padara M87 par “supermasīvu melno caurumu pētījumu enkuru”, sacīja Gebharts.
Šie jaunie M87 rezultāti, kā arī citu nesenu pētījumu ieteikumi un viņa paša nesenie teleskopu novērojumi (sagatavošanā esošās publikācijas) liek viņam aizdomas, ka visas melno caurumu masīvas vismasīvākajām galaktikām ir par zemu novērtētas.
Šis secinājums “ir svarīgs tam, kā melnie caurumi attiecas uz galaktikām”, sacīja Tomass. "Ja maināt melnā cauruma masu, jūs maināt, kā melnais caurums attiecas uz galaktiku." Starp galaktiku un tās melno caurumu pastāv cieša saistība, kas pētniekiem ļāva pārbaudīt fizikā to, kā galaktikas aug kosmiskajā laikā. Palielinot melno caurumu masu masīvākajās galaktikās, šī saistība tiks atkārtoti novērtēta.
Lielākas melno caurumu masas tuvējās galaktikās varētu atrisināt arī paradoksu attiecībā uz kvazāru masām - aktīvi melnie caurumi ārkārtīgi tālu galaktiku centros, kas redzēti daudz agrākā kosmiskajā laikmetā. Kvazāri spilgti spīd, kad materiāls spirālveidīgi iesūcas, pirms notikuma horizonta šķērsošanas izdalot lielu starojumu (reģionu, no kura nevar izbēgt nekas - pat gaisma).
"Pastāv ilgstoša problēma, jo kvazāru melno caurumu masas bija ļoti lielas - 10 miljardi saules masu," sacīja Gebharts. “Bet vietējās galaktikās mēs nekad neredzējām melnus caurumus, kas bija masīvi, ne tuvu. Iepriekš bija aizdomas, ka kvazāru masas ir nepareizas, ”viņš sacīja. Bet, “ja divas vai trīs reizes palielināsim M87 masu, problēma gandrīz izzudīs”.
Šodienas secinājumi ir balstīti uz modeļiem, taču Gebhards ir arī veicis jaunus M87 un citu galaktiku novērojumus teleskopā, izmantojot jaunus jaudīgus instrumentus Gemini ziemeļu teleskopā un Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielajā teleskopā. Viņš sacīja, ka šie dati, kas drīz tiks iesniegti publicēšanai, atbalsta pašreizējos uz modeli balstītos secinājumus par melnā cauruma masu.
Turpmākajiem galaktisko tumšo halogēnu novērojumiem teleskopā Gebhards piezīmē, ka relatīvi jauns instruments Teksasas Universitātē Ostinas McDonald Observatory ir perfekts. "Ja jums jāpēta halo, lai iegūtu melnā cauruma masu, nav labāka instrumenta kā VIRUS-P," viņš teica. Šis instruments ir spektrogrāfs. Tas atdala gaismu no astronomiskiem objektiem tā sastāvdaļu viļņu garumos, izveidojot parakstu, kuru var nolasīt, lai uzzinātu objekta attālumu, ātrumu, kustību, temperatūru un daudz ko citu.
VIRUS-P ir labs halo pētījumu veikšanai, jo tas var veikt spektrus ļoti lielā debesu platībā, ļaujot astronomiem sasniegt ļoti zemu apgaismojuma līmeni lielos attālumos no galaktikas centra, kur dominē tumšais halo. Tas ir prototips, kas izveidots, lai pārbaudītu tehnoloģijas, kas nonāk lielākajā VIRUS spektrogrāfā gaidāmajam Hobby-Eberly teleskopa tumšās enerģijas eksperimentam (HETDEX).
Avoti: AAS, McDonald Observatory
