1971-ben, Donald Lynden-Bell és Martin Rees angol csillagászok feltételezték, hogy a Szupermasszív fekete lyuk (SMBH) a Tejút-galaxisunk központjában található. Ez a rádió galaxisokkal végzett munkájukon alapult, amely megmutatta, hogy ezeknek a tárgyaknak a nagy energiájú energiája a gáz és az anyag miatt a középen lévő fekete lyukba akkumulálódott.
1974-re találták az SMBH első bizonyítékait, amikor a csillagászok egy hatalmas rádióforrást fedeztek fel galaxisunk központjából. Ez a régió, amelyet Nyilas A * -nek neveztek, több mint 10 millió alkalommal hatalmasabb, mint a saját Napunk. Felfedezése óta a csillagászok bizonyítékokat találtak arra, hogy a megfigyelhető világegyetem legtöbb spirális és elliptikus galaxisának központjában szupermasszív fekete lyukak vannak.
Leírás:
A szupermasszív fekete lyukak (SMBH) számos szempontból különböznek az alacsony tömegű fekete lyukaktól. Először is, mivel az SMBH tömege sokkal nagyobb, mint a kisebb fekete lyukaknál, az átlagos sűrűségük is alacsonyabb. Ennek oka az a tény, hogy minden gömb alakú objektum esetén a térfogat közvetlenül arányos a sugár kockájával, míg a fekete lyuk minimális sűrűsége fordítottan arányos a tömeg négyzetével.
Ezen túlmenően az eseményhorizont közelében lévő árapályerők jelentősen gyengébbek a hatalmas fekete lyukak esetén. Csakúgy, mint a sűrűségnél, az eseményhorizonton a testre eső árapályerő fordítva arányos a tömeg négyzetével. Mint ilyen, egy tárgy nem érinti jelentős árapály-erőt, amíg nem nagyon mélyen a fekete lyukba.
Képződés:
Az SMBH kialakulásának módja továbbra is sok tudományos vita tárgya. Az asztrofizikusok nagyrészt úgy vélik, hogy ezek a fekete lyuk egyesülésének és az anyag akkreditációjának az eredményei. De ahol ezeknek a fekete lyukaknak a magjai (azaz ősök) származtak, ott vannak nézeteltérések. Jelenleg a legnyilvánvalóbb hipotézis az, hogy több hatalmas csillag maradványai felrobbantak, amelyeket az anyag felhalmozódása a galaktikus központban alakított ki.
Egy másik elmélet az, hogy mielőtt az első csillagok kialakultak a galaxisunkban, egy nagy gázfelhő összeomlott egy „qausi-csillaggá”, amely instabilá vált a sugárirányú perturbációkhoz. Ezután körülbelül 20 napenergia-tömegű fekete lyukká vált, anélkül, hogy szupernóva-robbanásra lenne szükség. Idővel gyorsan felszaporodott a tömeg, hogy közbenső, majd szupermasszív fekete lyukmá váljon.
Egy másik modellben egy sűrű csillagfürtben a magja összeomlását tapasztalta a magjában levő sebességszétadás következtében, ami relativista sebességgel történt a negatív hőkapacitás miatt. Végül ott van az elmélet, miszerint az elsődleges fekete lyukakat közvetlenül a nagy robbanás után közvetlenül külső nyomás hozta létre. Ezek és más elméletek egyelőre elméletiek maradnak.
Nyilas A *:
Több bizonyítéksor mutat egy SMBH létezését galaxisunk központjában. Noha a Sagittarius A * -ról nem történt közvetlen megfigyelés, jelenlétét a környező tárgyakra gyakorolt hatás következteti. Ezek közül a legszembetűnőbb az S2, egy csillag, amely elliptikus pályára áramlik a Nyilas A * rádióforrás körül.
Az S2 keringési periódusa 15,2 év, és eléri a minimális 18 milliárd km (11,18 milliárd mérföld, 120 AU) távolságot a központi objektum központjától. Csak egy szupermasszív objektum tudta ezt figyelembe venni, mivel más ok nem észlelhető. Az S2 orbitális paraméterei alapján a csillagászok képesek voltak becsléseket készíteni az objektum méretére és tömegére vonatkozóan.
Például az S2 mozgásai alapján a csillagászok kiszámították, hogy a pályája középpontjában lévő objektumnak legalább 4,1 millió napenergiát kell tartalmaznia (8,2 × 10 ³ 3 tonna; 9,04 × 10 ³ 3 tonna). Ezenkívül ennek az objektumnak a sugara kevesebbnek kell lennie, mint 120 AU, különben az S2 ütközne vele.
A legmegfelelőbb bizonyítékot azonban a Max Planck Földön kívüli Fizikai Intézet és az UCLAs Galaktikus Központ Csoportja nyújtotta be 2008-ban. Az ESO nagyon nagy távcsőjével és a Keck-távcsőjével 16 éven keresztül gyűjtött adatok felhasználásával képesek voltak nem csak pontosan megbecsülni a távolságukat galaxisunk központjától (27 000 fényév a Földtől), hanem nyomon követni a csillagok pályáit is. óriási pontossággal.
Mint mondta Reinhard Genzel, a Max-Planck-féle Földön kívüli Fizika Intézetének csoportvezetője:
“Kétségtelen, hogy hosszú távú tanulmányunk leglátványosabb aspektusa az, hogy az a mai napig a legjobb empirikus bizonyítéknak tekinthető, hogy a szupermasszív fekete lyukak valóban léteznek. A galaktikus központ csillagpályái azt mutatják, hogy négy millió napenergiának a központi tömegkoncentrációjának fekete lyuknak kell lennie, minden ésszerű kétség nélkül. "
A Nyilas A * jelenlétének másik jele 2015. január 5-én érkezett, amikor a NASA beszámolt egy rekordszintes röntgenfényről, mely galaxisunk központjából származik. A Chandra Röntgenmegfigyelő Intézet adatai alapján a szokásosnál 400-szor fényesebb kibocsátásokat jelentettek. Ezeknek azt gondolták, hogy egy aszteroida a fekete lyukba esik, vagy a mágneses mező vonalainak belegabalyodása következik be benne áramló gázba.
Egyéb galaxisok:
A csillagászok bizonyítékokat találtak arra is, hogy az SMBH-k a galaxisok központjában vannak a Helyi Csoporton belül és azon túl is. Ide tartoznak a közeli Andromeda galaxis (M31) és az M32 elliptikus galaxis, valamint a távoli spirális galaxis, az NGC 4395. Ennek az a tény alapja, hogy a csillagok és a gázfelhők ezen galaxisok központja közelében megfigyelhető sebesség-növekedést mutatnak.
Egy másik indikáció az Active Galactic Nuclei (AGN), ahol a hideg anyag (gáz és por) régióiból származó időszakos rádió-, mikrohullámú, infravörös, optikai, ultraibolya (UV), röntgen- és gamma-sugárzó hullámsávok tömeges töréseit észlelik. ) a nagyobb galaxisok központjában. Noha a sugárzás nem a fekete lyukakból származik, úgy gondolják, hogy ennek oka egy hatalmas tárgy környezeti anyagokra gyakorolt hatása.
Röviden: a galaxisok középpontjában gáz- és porképződés-tárcsák képezik a szupermasszív fekete lyukakat, és fokozatosan betáplálják az anyagot. A hihetetlen gravitációs erő ebben a régióban tömöríti a lemez anyagát, amíg eléri a kelvin-fokokat millióra, és erős sugárzást és elektromágneses energiát generál. A forró anyagból származó korona szintén felhalmozódik az akkumulációs korong felett, és képes a fotonokat röntgenenergiáig szétszórni.
Az SMBH forgó mágneses mező és az akkumulációs tárcsa közötti kölcsönhatás szintén olyan erős mágneses fúvókákat hoz létre, amelyek relativisztikus sebességgel (vagyis a fénysebesség jelentős részén) a fekete lyuk fölött és alatt tüzelő anyagot képeznek. Ezek a fúvókák százezer fényévig terjedhetnek, és a megfigyelt sugárzás második potenciális forrása.
Amikor az Andromeda Galaxy egyesül néhány milliárd év alatt a sajátunkkal, a középpontjában található szupermasszív fekete lyuk összeolvad a sajátunkkal, egy sokkal hatalmasabb és erősebbet hozva létre. Ez az interakció valószínűleg több csillagot rúg ki a kombinált galaxisunkból (szélhámos csillagokat állítva elő), és valószínűleg az is, hogy galaktikus atomunk (amely jelenleg inaktív) ismét aktívvá válik.
A fekete lyukak tanulmányozása még gyerekcipőben áll. És amit csak az elmúlt évtizedekben megtanultunk, izgalmas és félelmetes volt. Függetlenül attól, hogy kisebb tömegű vagy szupermasszív, a fekete lyukak univerzumunk szerves részét képezik, és aktívan részt vesznek annak evolúciójában.
Ki tudja, mit fogunk találni, amikor mélyebben betekintünk az univerzumba? Lehet, hogy valamikor a technológia és a pusztán bátorság létezik, hogy megpróbáljuk az eseményhorizont fátyolja alá tetőzni. El tudod képzelni, hogy történik?
Sok érdekes cikket írtunk a fekete lyukakról a Space Magazine-ban. Az ésszerű kételyeken túl: A szupermasszív fekete lyuk a galaxisunk közepén él, a X-Ray Flare visszhang visszatükrözi a szupermasszív fekete lyuk Torust, hogyan lehet mérni a szupermasszív fekete lyukat? Vegye figyelembe a hőmérsékletet, és mi történik, amikor a szupermasszív fekete lyukak ütköznek?
Csillagászat Néhány releváns epizódot vet fel a témáról is. Itt van a 18. rész: Fekete lyukak nagy és kicsi, és 98. rész: kvazárok.
Még több felfedezés: A Csillagászat Cast epizódjai Kvazárok, valamint a Fekete lyukak nagy és kicsi.
Forrás:
- Wikipedia - Supermassive Black Hole
- NASA - Szupermasszív fekete lyukak
- Swinburne Egyetem: Kozmosz - Szupermasszív fekete lyuk
