Naudodamiesi nauju kompiuterio modeliu, astronomai nustatė, kad juodoji skylė M87 galaktikos centre yra mažiausiai dvigubai didesnė, nei manyta anksčiau. Sverianti 6,4 milijardo kartų daugiau nei Saulės masė, tai yra pati didžiausia iki šiol išmatuota juodoji skylė, ir šis naujasis modelis leidžia manyti, kad priimtinos juodųjų skylių masės kitose didelėse šalia esančiose galaktikose gali būti panašios. Tai turi įtakos teorijoms, kaip formuojasi ir auga galaktikos, ir tai gali išspręsti net seniai egzistuojantį astronominį paradoksą.
Astronomai Karlas Gebhardtas iš Teksaso Austino universiteto ir Jensas Thomasas iš Makso Plancko Nežemiškos fizikos instituto išsamiai aprašė savo išvadas pirmadienį Amerikos astronomijos draugijos konferencijoje Pasadena, Kalifornijoje.
Siekdami suprasti, kaip formuojasi ir auga galaktikos, astronomai pradeda nuo pagrindinės informacijos apie šių dienų galaktikas, pvz., Iš ko jos pagamintos, kokios jos yra didelės ir kiek sveria. Astronomai matuoja šią paskutinę kategoriją, galaktikų masę, stebėdami žvaigždžių, skriejančių aplink galaktiką, greitį.
Tomas sakė, kad bendros masės tyrimai yra svarbūs, tačiau „esminis dalykas yra nustatyti, ar masė yra juodojoje skylėje, žvaigždėse, ar tamsiame halo. Turite naudoti sudėtingą modelį, kad galėtumėte sužinoti, kuris yra kuris. Kuo daugiau komponentų, tuo sudėtingesnis modelis “.
Norėdami modeliuoti M87, Gebhardtas ir Thomas pasitelkė vieną galingiausių pasaulyje superkompiuterių - „Lonestar“ sistemą Teksaso universitete, Austino Teksaso pažangiųjų kompiuterių centre. „Lonestar“ yra „Dell Linux“ klasteris su 5 840 apdorojimo šerdimis ir gali atlikti 62 trilijonus slankiojo kablelio operacijų per sekundę. (Šiandien moderniausias nešiojamasis kompiuteris turi du branduolius ir gali atlikti iki 10 milijardų slankiojo kablelio operacijų per sekundę.)
Gebhardto ir Jenso M87 modelis buvo sudėtingesnis nei ankstesnių galaktikos modelių, nes ne tik modeliuodamas žvaigždes ir juodąją skylę, jis atsižvelgia į galaktikos „tamsųjį halo“, sferinį regioną, supantį galaktiką, besitęsiančią už jos pagrindinės ribos. matoma struktūra, turinti galaktikos paslaptingąją „tamsiąją materiją“.
„Anksčiau tamsųjį halogeną visuomet laikėme reikšmingu, tačiau neturėjome skaičiavimo išteklių, kad jį taip pat ištirtume“, - teigė Gebhardtas. „Anksčiau galėjome naudoti tik žvaigždes ir juodąsias skyles. Mesti tamsų halo, pasidaro per brangu skaičiuoti, reikia eiti į superkompiuterius. “
„Lonestar“ rezultatas buvo kelis kartus didesnė už M87 juodosios skylės masę, nei rado ankstesni modeliai. „Mes to visai nesitikėjome“, - sakė Gebhardtas. Jis ir Jensas tiesiog norėjo išbandyti savo modelį „svarbiausioje ten esančioje galaktikoje“, sakė jis.
Nepaprastai masyvi ir patogi netoliese (astronomine prasme), M87 buvo viena iš pirmųjų galaktikų, kuriai beveik prieš tris dešimtmečius buvo pasiūlyta uždaryti centrinę juodąją skylę. Jame taip pat yra aktyvus reaktyvinis šaudymas, leidžiantis išsiaiškinti galaktikos branduolį, nes materija pasislenka arčiau juodosios skylės, todėl astronomai gali ištirti procesą, kuriuo juodosios skylės traukia materiją. Dėl visų šių veiksnių M87 yra „ypač didelių juodosios skylės tyrimų inkaras“, - teigė Gebhardtas.
Šie nauji M87 rezultatai kartu su užuominomis iš kitų naujausių tyrimų ir jo paties naujausiais teleskopo stebėjimais (rengiamomis publikacijomis) leidžia jam įtarti, kad visos masyvių galaktikų juodųjų skylių masės yra nepakankamai įvertintos.
Ši išvada „svarbi tam, kaip juodosios skylės yra susijusios su galaktikomis“, - teigė Tomas. „Jei pakeisite juodosios skylės masę, pasikeisite ir juodosios skylės santykį su galaktika“. Tarp galaktikos ir jos juodosios skylės yra glaudus ryšys, kuris tyrėjams leido ištirti, kaip galaktikos auga per kosminį laiką. Padidėjus juodųjų skylių masėms masiškiausiose galaktikose, šis ryšys bus iš naujo įvertintas.
Didesnės juodųjų skylių masės netoliese esančiose galaktikose taip pat galėtų išspręsti paradoksą, susijusį su kvazarų masėmis - aktyviosiomis juodosiomis skylėmis labai tolimų galaktikų centruose, matytomis daug ankstesnėje kosminės epochos vietoje. Kvazariai ryškiai šviečia, kai medžiaga spiraliauja, skleidžiant didelę spinduliuotę prieš pereinant įvykio horizontą (regioną, už kurio negali išeiti niekas - net šviesa).
„Problema ta, kad kvazarų juodųjų skylių masės buvo labai didelės - 10 milijardų saulės masių“, - teigė Gebhardtas. „Tačiau vietinėse galaktikose mes niekada nematėme juodų skylių, kurios buvo masyvios, beveik ne. Anksčiau buvo įtariama, kad kvazarų mišios yra klaidingos “, - sakė jis. Bet „jei du ar tris kartus padidinsime M87 masę, problema beveik išnyks“.
Šiandienos išvados pagrįstos modeliu, tačiau Gebhardtas taip pat padarė naujus M87 ir kitų galaktikų teleskopų stebėjimus, naudodamas naujus galingus prietaisus Dvynių šiauriniame teleskope ir Europos pietų observatorijos labai dideliame teleskope. Jis sakė, kad šie duomenys, kurie netrukus bus pateikti paskelbimui, patvirtina dabartines modelio išvadas apie juodųjų skylių masę.
Būsimiems teleskopų galaktikų tamsiųjų halogenų stebėjimams Gebhardtas pažymi, kad palyginti naujas instrumentas Teksaso universitete Austino „McDonald“ observatorijoje yra tobulas. „Jei reikia ištirti halo, kad gautum juodosios skylės masę, nėra geresnio instrumento nei VIRUS-P“, - sakė jis. Priemonė yra spektrografas. Jis atskiria šviesą nuo astronominių objektų į jo komponentų bangos ilgį ir sukuria parašą, kurį galima perskaityti norint sužinoti objekto atstumą, greitį, judesį, temperatūrą ir dar daugiau.
„VIRUS-P“ yra tinkamas halogeno tyrimams, nes jis gali užimti spektrus labai dideliame dangaus plote, leisdamas astronomams pasiekti labai žemą apšvietimo lygį dideliais atstumais nuo galaktikos centro, kuriame dominuoja tamsioji halo. Tai yra prototipas, sukurtas išbandyti technologijas, patenkančias į didesnį VIRUS spektrografą būsimam „Hobby-Eberly“ teleskopo tamsiosios energijos eksperimentui (HETDEX).
Šaltiniai: AAS, „McDonald Observatory“
