Nuo tada, kai mūsų galaktikos centre buvo atrastas Šaulys A *, astronomai suprato, kad daugumos masyvių galaktikų branduolys yra supermasyvi juodoji skylė (SMBH). Manoma, kad tai įrodo galingi elektromagnetiniai spinduliai, skleidžiami šių galaktikų branduoliuose (vadinamuose „aktyviuoju galatos branduoliu“ (AGN)), kuriuos, kaip manoma, sukelia dujos ir dulkės, besikaupiančios į SMBH.
Dešimtmečius astronomai tyrinėjo AGN skleidžiamą šviesą, kad nustatytų, kiek yra ir masyvios yra jų juodosios skylės. Tai buvo sunku, nes ši šviesa patiria Doplerio efektą, dėl kurio jo spektrinės linijos plečiasi. Tačiau dėka naujo modelio, kurį sukūrė Kinijos ir JAV tyrėjai, astronomai gali ištirti šiuos plačiajuosčio ryšio regionus (BLR) ir tiksliau įvertinti juodųjų skylių masę.
Neseniai moksliniame žurnale pasirodė tyrimas „Potvynio metu suardytos dulkėtos gumulėlės kaip aktyvių galaktikos branduolių plačios emisijos linijų kilmė“ Gamta. Tyrimui vadovavo Jian-Min Wang, Kinijos mokslų akademijos Aukštosios energijos fizikos instituto (IHEP) tyrėjas, padedamas Vajomingo universiteto ir Nandzingo universiteto.
Norėdami suskaidyti, SMBH yra žinomi kaip turintys dujų ir dulkių tūrį, kuris juos supa. Juodosios skylės gravitacija pagreitina dujų srautą šiame tūryje iki tūkstančių kilometrų per sekundę greičio, dėl ko jos įkaista ir skleidžia radiaciją skirtingais bangų ilgiais. Ši energija ilgainiui užgožė visą supančią galaktiką, o tai leidžia astronomams nustatyti SMBH buvimą.
Kaip UW pranešime spaudai paaiškino Michaelas Brothertonas, Fizikos ir astronomijos katedros profesorius ir šio tyrimo bendraautoris:
Žmonės galvoja: „Tai juodoji skylė. Kodėl ji tokia ryški? “Juodoji skylė vis dar tamsi. Diskai pasiekia tokią aukštą temperatūrą, kad skleidžia radiaciją per elektromagnetinį spektrą, kurį sudaro gama spinduliai, rentgeno spinduliai, UV, infraraudonosios ir radijo bangos. Juodoji skylė ir ją supančios dujos, kuriomis maitinasi juodoji skylė, yra kuras, kuris įjungia kvazarą. “
Šių ryškių regionų stebėjimo problema kyla dėl to, kad juose esančios dujos taip greitai juda skirtingomis kryptimis. Tuo tarpu dujos, judančios (palyginti su mumis), pasislenka link raudonojo spektro galo, o dujos, kurios juda link mūsų, pasislenka link mėlynojo galo. Būtent tai lemia plačiosios linijos regioną, kur skleidžiamos šviesos spektras tampa panašesnis į spiralę, todėl tikslius rodmenis sunku gauti.
Šiuo metu matuojant SMBH masę aktyviuose galaktikos branduoliuose remiamasi „atgarsio kartografavimo technika“. Trumpai tariant, tai apima kompiuterinių modelių naudojimą, norint ištirti simetriškas BLR spektrines linijas ir išmatuoti laiko tarpus tarp jų. Manoma, kad šios linijos kyla iš dujų, kurias fotojonizuoja SMBH gravitacinė jėga.
Tačiau kadangi apie plačias išmetamųjų teršalų linijas ir skirtingus BLR komponentus mažai suprantama, šis metodas sukelia tam tikrą neapibrėžtį nuo 200 iki 300%. „Mes stengiamės išsiaiškinti išsamesnius klausimus apie spektrinius plačiajuosčius regionus, kurie padeda mums diagnozuoti juodosios skylės masę“, - sakė Brothertonas. „Žmonės nežino, iš kur kyla šie plačios taršos linijų regionai, ar šių dujų pobūdis“.
Priešingai, daktaro Wango vadovaujama komanda priėmė naujo tipo kompiuterinį modelį, kuriame buvo atsižvelgiama į SMBB aplinkinių dujų toriaus dinamiką. Jie mano, kad šis torius bus sudarytas iš diskrečių medžiagų gumulėlių, kuriuos potvynio metu sutrukdytų juodoji skylė, todėl į jį tekėtų dujos (dar žinomos kaip akredituotos), o kai kurios būtų išmetamos kaip nuotėkis.
Remdamiesi tuo, jie nustatė, kad BLR išmetamosioms linijoms būdingos trys savybės - „asimetrija“, „forma“ ir „poslinkis“. Ištyrę įvairias išmetamųjų teršalų linijas - tiek simetriškas, tiek asimetriškas -, jie nustatė, kad šios trys charakteristikos labai priklausė nuo to, kokie ryškūs buvo dujų gumulėliai, kurie, jų manymu, atsirado dėl judesio kampo tore. Arba, kaip tarė dr. Brothertonas:
„Mes siūlome tai, kad šie dulkėti gumulėliai juda. Kai kurie susipyksta ir susilieja, keičiasi greitis. Gal jie persikelia į kvazarą, kur gyvena juodoji skylė. Kai kurie gumulėliai sukasi iš plačiajuosčio regiono. Kai kurie išstumiami. “
Galų gale jų naujasis modelis rodo, kad potvynio metu sugadintos medžiagos sankaupos, atsirandančios iš juodosios skylės kanalo, gali būti BLR dujų šaltinis. Palyginti su ankstesniais modeliais, dr. Wango ir jo kolegų sukurtas modelis nustato ryšį tarp skirtingų pagrindinių procesų ir komponentų, esančių šalia SMBH. Tai apima juodosios skylės tiekimą, fotojonizuotų dujų šaltinį ir patį dulkėtą torą.
Šis tyrimas neišsprendžia visų paslapčių, supančių AGN, tačiau tai yra svarbus žingsnis siekiant gauti tikslius SMBH masinius įvertinimus, remiantis jų spektrine linija. Iš jų astronomai galėtų tiksliau nustatyti, kokį vaidmenį šios juodosios skylės vaidino didelių galaktikų evoliucijoje.
Tyrimas tapo įmanomas remiant Nacionalinei pagrindinei mokslo ir technologijų tyrimų ir plėtros programai bei Pasienio mokslų pagrindinei tyrimų programai, kurias abi administruoja Kinijos mokslų akademija.
