Ученые определили массу чёрной дыры

| 30-05-2017, 18:12 |

Британские ученые Исследователи из Национальной лаборатории Японии при помощи радиотелескопа ALMA проводили наблюдение за сверхмассивной черной дырой в галактике NGC 1097, которая расположена в созвездии Печи в 45 миллионах световых лет от Земли. Около двух часов потребовалось им для точного измерения массы черной дыры.
Ученые полагают, что сверхмассивные черные дыры располагаются в центрах большинства галактик, однако об их происхождении пока имеется лишь множество неподтвержденных гипотез. Вокруг черных дыр наблюдается высокая степень искривления пространства, и это позволяет астрофизикам утверждать, что типичная масса сверхмассивных черных дыр составляет от миллиона до миллиардов масс Солнца.
Специалисты пока до конца не установили, от чего зависит масса черных дыр. Однако результаты проведенных исследований позволяют утверждать, что чем ярче выглядит галактика и чем больше ее масса, тем больше и масса черной дыры, расположенной в ее центре. Киоко Ониси, один из инициаторов исследования, подчеркивает, что после открытия нескольких аномальных галактик многие астрофизики начали подвергать сомнению данную гипотезу.
Но и для подтверждения теории, и для ее опровержения необходимо выполнить измерение массы нескольких тысяч сверхмассивных черных дыр, а затем сравнить результаты с тем, как выглядят галактики вокруг них. Этот процесс крайне трудоемок, долго, кропотлив и нетривиален, причем провести изменения можно не для всех типов галактик.

Два года назад Тимоти Дэвис присоединился к Ониси и ее коллегам, и вместе астрофизики разработали универсальную методику измерения массы сверхмассивных черных дыр, которая не только подходит для исследования всех видов галактик, но и обеспечивает очень быстрое получение результатов. ALMA, как и другие работающие в миллиметровом диапазоне чувствительные телескопы, улавливает даже очень холодные молекулы газов. Из них состоят туманности, невидимые для нас, «звездные ясли» и другие темные объекты далеко расположенных галактик. Масса сверхмассивной черной дыры определяет, с какой скоростью и по каким траекториям эти облака движутся вокруг центра галактики. На основании смещения спектра излучения циановодорода, угарного газа и других молекул астрофизики достаточно точно могут определить массу черной дыры.

Чтобы проверить теорию на практике, галактика NGC 1097 была выбрана неслучайно. Она относится к группе относительно редких сейфертовских галактик с перемычкой; в таких галактиках черные дыры или процессы, похожие на них, проявляют особенно высокую активность. В течение двух часов исследователи наблюдали с помощью ALMA за черной дырой, и после установления скорости движения звезд и соседних с ними облаков газа вычислили, что масса черной дыры в галактике NGC 1097 в 140 миллионов больше, чем у нашего Солнца. Значение соответствует опубликованным ранее более грубым оценкам, хотя и заметно меньше, чем предположительная максимальная масса объекта – 190 миллионов масс Солнца.

Ониси и ее коллеги без ложной скромности заявляют, что совершили настоящий научный прорыв. Методика позволит не только обеспечить высокую скорость измерений любых объектов подобного рода и масштаба, но и раскрыть тайну совместного рождения и роста черных дыр и галактик.
Ониси отмечает:
«Нам удалось получить данные по движению облаков молекулярного газа в центре NGC 1097 всего за одну двухчасовую сессию наблюдений при помощи ALMA. Это дает нам шанс вычислить массы и проследить за поведением тысяч других сверхмассивных черных дыр, не умерев от старости. Эти данные помогут нам понять, как соотносятся массы черных дыр и свойства содержащих их галактик».
Массив радиотелескопов ALMA
(Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array - Большая миллиметровая антенна Атакама):
Печь (лат. Fornax) — тусклое созвездие южного полушария неба. Занимает на небе площадь в 397,5 квадратного градуса, содержит 57 звёзд, видимых невооружённым глазом: