A moszkvai Állami Egyetem csillagászai új módszert javasoltak a szupermasszív fekete lyukak becslésére galaxisunkon kívül.
A fekete lyukak olyan kozmikus testek, amelyekben a gravitációs vonzerő olyan nagy, hogy még a fény sem tud menekülni tőlük. Létezésük a modern gravitációs elméletből következik - az általános relativitáselméletből, amelynek alapítója Albert Einstein volt.
Annak ellenére, hogy a fekete lyukak jelenlétét a természetben nem szigorúan bebizonyították, a csillagászok okkal feltételezik, hogy ilyen tárgyak léteznek. Például többször megfigyelték a hatalmas energiakibocsátással járó jelenségeket, ami csak azzal magyarázható, hogy a hatalmas fekete lyukak kölcsönhatásba kerülnek a rájuk eső környező anyaggal. Ebben az esetben az anyag súrlódása és hevítése miatt sugárzás keletkezik, amely közvetett módon lehetővé teszi a fekete lyuk "látását".
Ha nincs akkreditáció - az anyag esése egy kozmikus testre annak vonzóereje miatt -, akkor rendkívül nehéz megismerni egy fekete lyuk létezését. A Moszkvai Állami Egyetem Sternberg Csillagászati Intézetének kutatói Elena Seifina vezetésével érdeklődtek az ilyen "alvó" szupermasszív fekete lyukak iránt, amelyek galaxisunkon kívül helyezkedtek el, és javaslatot tettek egy módszerre tömegük becslésére, még akkor is, ha alig mutatkoznak meg. A kutatási eredményeket az Astronomy and Astrophysics folyóiratban teszik közzé.
Az egész akkor kezdődött, amikor a csillagászok számos extralaktikus forrást észleltek. Az egyiket, a Swift J1644 + 57-et 2011-ben számos űrmegfigyelő intézet (RXTE, Swift és Suzaku) megfigyelte a röntgen- és gammatartományban.
A kutatók kezdetben úgy gondolták, hogy gamma-sugárzás történt, amelyet a távoli galaxisokban már megfigyeltek. Általában azonban az ilyen fáklyák kibocsátása egy vagy két nappal később eltűnik, míg ebben az esetben két nappal később a robbanás még erősebb lett. Összességében a járvány kitörését két évig figyelték meg, majd kimentek.
A csillagászok azt gyanították, hogy egy csillag árapályos megsemmisülését figyeli meg, amely rövid távolságra repül a szupermasszív fekete lyuktól (három gravitációs sugáron belül). A csillag összeomlik, mivel a gravitációs erõk jelentõsen különböznek a csillag azon oldalán, amely a fekete lyukhoz közel és messze van. Ugyanakkor az anyag nem esik azonnal a lyukba, hanem egy ideiglenes akkumulációs korongot képez, amely fényesen kezd ragyogni, ahogy a Földön látható.
Korábban Elena Seifina hasonló fáklyákat figyelt meg az ismert tárgyakat érintve, amelyek fekete lyukaknak tekinthetők, mind galaxisunk belsejében, mind azon kívül, és megtudta, hogyan változik a röntgenspektrum lejtése (a sugárzás intenzitásától függ a frekvencia) a fényerősség növekedésekor.
Promóciós videó:
A spektrum jellemzőit azonosította, amelyek egyértelműen jelezték a fekete lyukak jelenlétét. A csillagászok azt sugallták, hogy ha a hasonló fáklyák spektrumának alakjai hasonlóak, akkor a bennük zajló folyamatok is hasonlóak. Ennélfogva a csillagok fekete lyukak általi széttöredezése is okozza őket. Ez lehetővé teszi új tárgyak felfedezését - a fekete lyukakra jelentkezőket.
A csillagászok meghatározzák a már megfigyelt fekete lyukak tömegét azáltal, hogy felmérik a körülöttük képződött akkumulációs tárcsák maximális fényerősségét a leeső anyagtól, feltételezve, hogy az elektromágneses sugárzás nyomása és a gravitációs erők között egyensúly van a korongban.
Az ismert tárgyak nyomvonalainak (a spektrum lejtésének az akkumulációs sebességtől való függése) összehasonlítása az új extragalaktikus fáklyákkal kapott pályákkal lehetővé tette a kutatók számára, hogy "mérjék" a láthatatlan fekete lyukakat. Az alvó állapotban lévö extragalaktikus fekete lyukak "mérésének" új módszere lehetövé teszi adatok felhasználását ismert galaktikus objektumokról, például például a közismert Cygnus X-1 objektumról, amelynek középpontjában egy fekete lyuk van, amelyet a csillagászok már régóta tanulmányoztak. A számítások azt mutatták, hogy a járvány kitörésekor a Swift J1644 + 57 valóban egy szupermasszív fekete lyukhoz kapcsolódik, amelynek tömege 7 × 106 napenergia.
Ha az ultraibolya sugárzás korábbi megfigyeléseit használtuk a fekete lyukak tömegének becslésére, akkor az új módszer lehetővé teszi, hogy a röntgensugár-tartományra korlátozódjunk.
A csillagászok azt remélik, hogy az új módszer sokoldalúsága segíti a különféle galaktikus objektumok sokaságának felmérését, például a Seyfert-galaxisok magjait és másokat, amikor a hagyományos módszerek alapvetően nem működnek.
A Moszkvai Állami Egyetem sajtószolgálatának anyagai alapján
Szerző: Alekszej Ponjatov