1971 m. Anglų astronomai Donaldas Lyndenas-Bellas ir Martinas Reesas iškėlė hipotezę, kad mūsų Paukščių Tako galaktikos centre yra supermasyvi juodoji skylė (SMBH). Tai buvo paremta jų darbu su radijo galaktikomis, kurie parodė, kad didžiulį energijos kiekį, kurį skleidžia šie objektai, lemia tai, kad dujos ir medžiagos susikaupia ant juodosios skylės jų centre.
Iki 1974 m. Buvo rasti pirmieji šio SMBH įrodymai, kai astronomai aptiko didžiulį radijo šaltinį, sklindantį iš mūsų galaktikos centro. Šis regionas, kurį jie pavadino Šauliu A *, yra daugiau nei 10 milijonų kartų masyvesnis už mūsų pačių Saulę. Nuo pat atradimo astronomai rado įrodymų, kad stebimosios Visatos spiralinių ir elipsinių galaktikų centruose yra supermasyvios juodosios skylės.
Apibūdinimas:
Supermasyviosios juodosios skylės (SMBH) skiriasi nuo mažesnės masės juodųjų skylių keliais būdais. Pradedantiesiems, kadangi SMBH masė yra daug didesnė nei mažesnių juodųjų skylių, jie taip pat turi mažesnį vidutinį tankį. Taip yra dėl to, kad su visais sferiniais objektais tūris yra tiesiogiai proporcingas spindulio kubui, o mažiausias juodosios skylės tankis yra atvirkščiai proporcingas masės kvadratui.
Be to, arti įvykio horizonto esančios potvynio jėgos yra žymiai silpnesnės didžiulėms juodosioms skylėms. Kaip ir tankio atveju, potvynio jėga kūnui įvykio horizonte yra atvirkščiai proporcinga masės kvadratui. Iš esmės objektas nepatirtų didelės potvynio jėgos, kol jis nebuvo labai giliai į juodąją skylę.
Formavimas:
Kaip formuojasi SMBH, tebėra daug diskusijų keliantis klausimas. Astrofizikai didžiąja dalimi tiki, kad jie yra juodųjų skylių susiliejimų ir materijos susikaupimo rezultatas. Bet iš kur atsirado šių juodųjų skylių „sėklos“ (t. Y. Pirmtakai), nes kyla nesutarimų. Šiuo metu akivaizdžiausia hipotezė yra tai, kad jie yra kelių sprogusių masyvių žvaigždžių liekanos, susiformavusios materijos susikaupimui galaktikos centre.
Kita teorija yra tokia, kad prieš pirmąsias žvaigždes, susiformavusias mūsų galaktikoje, didelis dujų debesis sugriuvo į „qausi žvaigždę“, kuri tapo nestabili radialinei perturbacijai. Tada ji virto juodoji maždaug 20 Saulės mišių skylė, nereikalaujanti supernovos sprogimo. Laikui bėgant ji greitai sukaupė masę, kad taptų tarpine, o vėliau supermasyvia juoda skyle.
Dar viename modelyje tankus žvaigždžių klasteris patyrė branduolio griūtį dėl greičio pasiskirstymo jo šerdyje, kuris įvyko dėl reliatyvistinio greičio dėl neigiamos šilumos talpos. Galiausiai, yra teorija, kad pirmapradės juodosios skylės galėjo susidaryti tiesiogiai veikiant išoriniam spaudimui iškart po Didžiojo sprogimo. Šios ir kitos teorijos kol kas išlieka teorinės.
Šaulys A *:
Daugybė įrodymų linijų nurodo, kad mūsų galaktikos centre yra SMBH. Nors jokių tiesioginių pastabų apie Šaulį A * nebuvo padaryta, jo buvimas buvo padarytas remiantis jo daroma įtaka aplinkiniams objektams. Ryškiausias iš jų yra S2, žvaigždė, tekanti elipsine orbita aplink Šaulio A * radijo šaltinį.
S2 orbitalinis laikotarpis yra 15,2 metų ir jis pasiekia minimalų 18 milijardų km (11,18 milijardo mi, 120 AU) atstumą nuo centrinio objekto centro. Tai paaiškinti gali tik labai didelis objektas, nes negalima įžvelgti jokios kitos priežasties. Iš S2 orbitinių parametrų astronomai sugebėjo įvertinti objekto dydį ir masę.
Pavyzdžiui, S2 judesiai paskatino astronomus apskaičiuoti, kad objektas jo orbitos centre turi turėti ne mažiau kaip 4,1 milijono saulės masių (8,2 × 10³³ metrinių tonų; 9,04 × 10³³ JAV tonų). Be to, šio objekto spindulys turėtų būti mažesnis nei 120 AU, kitaip S2 su juo susidurs.
Tačiau geriausius įrodymus iki šiol pateikė 2008 m. Makso Planko nežemiškos fizikos institutas ir UCLA galaktikos centro grupė. Naudodamiesi duomenimis, gautais per 16 metų ESO labai dideliu teleskopu ir Kecko teleskopu, jie sugebėjo ne tik tiksliai įvertinti atstumą iki mūsų galaktikos centro (27 000 šviesmečių nuo Žemės), bet ir stebėti žvaigždžių orbitas. ten be galo tiksliai.
Kaip sakė Makso Planko nežemiškos fizikos instituto komandos vadovas Reinhardas Genzelis:
“Neabejotinai įspūdingiausias mūsų ilgalaikio tyrimo aspektas yra tas, kad jis pateikė tai, kas dabar laikoma geriausiu empiriniu įrodymu, jog supermasyviosios juodosios skylės tikrai egzistuoja. Žvaigždžių orbitos Galaktikos centre rodo, kad centrinė keturių milijonų Saulės masių koncentracija turi būti juodoji skylė, be jokių pagrįstų abejonių. “
Kitas Šaulio A * buvimo požymis atsirado 2015 m. Sausio 5 d., Kai NASA pranešė apie rekordinį rentgeno spindulių pliūpsnį, sklindantį iš mūsų galaktikos centro. Remdamiesi „Chandra“ rentgeno observatorijos rodmenimis, jie pranešė, kad išmetamų teršalų kiekis buvo 400 kartų didesnis nei įprasta. Buvo manoma, kad tai asteroido, patenkančio į juodąją skylę, arba įstrigusio magnetinio lauko linijų, patenkančių į ją, rezultatas.
Kitos galaktikos:
Astronomai taip pat rado įrodymų, kad SMBH yra kitų galaktikų centre vietinėje grupėje ir už jos ribų. Tai apima netoliese esančią Andromedos galaktiką (M31) ir elipsinę galaktiką M32 bei tolimąją spiralinę galaktiką NGC 4395. Tai pagrįsta tuo, kad žvaigždės ir dujų debesys šalia šių galaktikų centro rodo pastebimą greičio padidėjimą.
Kitas požymis yra aktyvusis galaktikos branduolys (AGN), kuriame periodiškai aptinkami dideli radijo, mikrobangų, infraraudonųjų, optinių, ultravioletinių spindulių (UV), rentgeno ir gama spinduliuotės bangų pliūpsniai iš šaltųjų medžiagų (dujų ir dulkių) regionų. ) didesnių galaktikų centre. Nors radiacija sklinda ne iš pačių juodųjų skylių, manoma, kad priežastis gali būti toks masyvus objektas aplinkinėms medžiagoms.
Trumpai tariant, dujų ir dulkių pavidalo susikaupimo diskai galaktikų, kurios orbitoje skrieja pro dideles juodąsias skylutes, centre palaipsniui maitina jas materija. Neįtikėtina gravitacijos jėga šiame regione suspaudžia disko medžiagą, kol ji pasiekia milijonus kelvinų laipsnių, sukurdama ryškią radiaciją ir elektromagnetinę energiją. Virš įšvietimo disko susidaro ir karštos medžiagos vainikėlis, kuris gali išsklaidyti fotonus iki rentgeno spindulių energijos.
SMBH besisukančio magnetinio lauko ir akrilinio disko sąveika taip pat sukuria galingus magnetinius purkštukus, kurie reliatyvistiniu greičiu (t. Y. Didelę šviesos greičio dalį) išmeta juodąją skylę ir žemiau jos. Šie purkštukai gali sklisti šimtus tūkstančių šviesmečių ir yra antrasis galimas stebimos radiacijos šaltinis.
Kai per keletą milijardų metų Andromedos galaktika susilies su mūsų pačių, jo centre esanti supermasyvi juodoji skylė susijungs su mūsų pačių, gamindama daug masyvesnę ir galingesnę. Ši sąveika greičiausiai išstums kelias žvaigždes iš mūsų kombinuotos galaktikos (gamins nesąžiningus žvaigždes), taip pat gali sukelti mūsų galaktikos branduolį (kuris šiuo metu neaktyvus) vėl tampa aktyvus.
Juodųjų skylių tyrimas vis dar yra pradinėje stadijoje. Ir tai, ko išmokome per pastaruosius kelis dešimtmečius, buvo ir įdomu, ir bauginanti. Nesvarbu, ar jos būtų mažesnės masės, ar supermasyvios, juodosios skylės yra neatsiejama mūsų Visatos dalis ir vaidina aktyvų vaidmenį jos evoliucijoje.
Kas žino, ką rasime gilindamiesi į Visatą? Galbūt kažkada mes egzistuosime technologija ir aiškus drąsos jausmas, kad galėtume pabandyti viršūnę nutiesti po įvykio horizonto šydu. Ar galite įsivaizduoti, kad vyksta?
Čia „Space Magazine“ esame parašę daug įdomių straipsnių apie juodąsias skyles. Čia yra ne tik pagrįstų abejonių: „Supermassive“ juodoji skylė gyvena mūsų galaktikos centre, o „X-Ray Flare Echo“ atskleidžia supermasyvios juodosios skylės torą, kaip jūs pasveriate supermasyvią juodą skylę? Paimkite jos temperatūrą ir kas atsitiks, kai susidurs supermeniškos juodos skylės?
Astronomija Vaidino keletą svarbių epizodų šia tema. Štai 18 epizodas: juodos skylės, didelės ir mažos, ir 98 epizodas: kvartarai.
Daugiau ištirti: Astronomijos aktorių epizodai Kvazarai ir Juodosios skylės - didelės ir mažos.
Šaltiniai:
- Vikipedija - supermasyvi juodoji skylė
- NASA - supermasyvios juodos skylės
- Svinburno universitetas: „Kosmosas“ - supermasyvi juodoji skylė
