Црне рупе су најинтригантније и најинтригантније силе природе. Они су такође један од најмистериознијих због начина на који се правила конвенционалне физике руше у њиховом присуству. Упркос деценијама истраживања и запажања, још увек много тога о њима не знамо. У ствари, до недавно, астрономи никада нису видели слику црне рупе и нису били у стању да процене њихову масу.
Међутим, тим физичара са Московског института за физику и технологију (МИПТ) недавно је објавио да су осмислили начин да индиректно мере масу црне рупе, истовремено потврђујући њено постојање. У недавној студији показали су како су тестирали ову методу на недавно замишљеној супермасичној црној рупи у центру активне галаксије Мессиер 87.
Студија се појавила у августовском броју часописа Месечна обавештења Краљевског астрономског друштва. Поред истраживача са МИПТ-а, тим је обухватио чланове холандског Заједничког института за ВЛБИ ЕРИЦ (ЈИВЕ), Института за астрономију и астрофизику Академије Синице у Тајвану и НОАЗ-ове опсерваторије Мизусава ВЛБИ у Јапану.
Десетљећима су астрономи знали да већина масивних галаксија у свом центру има супермасирану црну рупу (СМБХ). Присуство овог СМБХ доводи до знатне количине активности у језгри, где гас и прашина падају у акректорски диск и убрзавају се до брзина које узрокују емитирање светлости, као и радио, микроталасну, рендгенску и гама- зрачење.
За неке галаксије количина зрачења произведена у језгри регије је толико светла да заправо превладава светлост која долази од свих звезда на свом диску заједно. Оне су познате као активне галактичке нуклеи (АГН) јер имају активна језгра, а остале галаксије су релативно "тихе". Још један идентификатор казивача да је галаксија активна јесу дуге зраке прегрејане материје које се шире.
Ти „релативистички млазови“, који се могу проширити милионима светлосних година напоље, тако су именовани јер се материјал у њима убрзава на делић брзине светлости. Иако ови млазови још увек нису у потпуности схваћени, тренутни консензус је да се стварају одређеним „моторичким ефектом“ изазваним брзо вртљивим СМБХ.
Добар пример активне галаксије са релативистичким млазом је Мессиер 87 (ака. Дјевица А), надмоћна галаксија смештена у правцу сазвежђа Девице. Ова галаксија је најближа активној галаксији Земљи и због тога је једна од најбоље проучених. Првобитно га је открио Цхарлес Мессиер 1781. године (који га је погрешно узео за маглицу) и од тада га редовно проучава. До 1918. године његов оптички млаз постао је први који је примећен.
Захваљујући својој близини, астрономи су могли детаљно да проуче млаз Мессиера 87 - мапирају његову структуру и брзину плазме те мере температуру и густину честица у близини млазног тока. Границе млазнице су детаљно проучаване да су истраживачи открили да је хомогена по својој дужини и мењала је облик даљега (који иде од параболичног до стожастог).
Сва ова запажања омогућила су астрономима да тестирају хипотезе о структури активних галаксија и односу између промена у облику млазева и утицаја црне рупе у галактичком језгру. У овом случају, међународни истраживачки тим је искористио овај однос и утврдио масу М87с СМБХ.
Тим се такође ослањао на теоријске моделе који предвиђају пробој млазнице, што им је омогућило да направе модел где ће маса СМБХ тачно репродуковати опажени облик М87-овог млаза. Мерећи ширину млаза и удаљеност између језгре и пробоја његовог облика, открили су и да граница М87 је направљена од два сегмента са две карактеристичне кривине.
На крају, комбинација теоријских модела, посматрања и рачунарских израчуна омогућила је тиму да добије индиректно мерење масе и брзине центрифуге црне рупе. Ова студија пружа не само нови модел за процену црне рупе и нова мерна средства за млазнице, већ и потврђује хипотезе на којима стоји структура млазева.
У основи, резултати тима описују млаз као проток магнетизоване течности, где је облик одређен електромагнетним пољем у њему. То заузврат овисе о стварима попут брзине и набоја млазних честица, електричне струје унутар млаза и брзине којом СМБХ акумулира материју са свог околног диска.
Међусобна повезаност свих ових фактора узрокује примећени пробој у облику млазева, који се затим може користити за екстраполацију масе СМБХ и колико брзо се врти. Елена Нокхрина, заменик шефа МИПТ лабораторије која је укључена у студију и водећа ауторица у раду тима, описује метод који су развили на следећи начин:
„Нова независна метода за процену масе црне рупе и центрифуге је кључни резултат нашег рада. Иако је његова тачност упоредива са постојећом методом, она има предност у томе што нас приближава крајњем циљу. Наиме, прецизирање параметара језгре „мотора“ да би дубље разумео његову природу. “
Захваљујући доступности софистицираних инструмената за проучавање СМБХ (попут телескопа Евент Хоризон) и свемирских телескопа нове генерације који ће ускоро почети с радом, неће требати дуго да се овај нови модел темељно тестира. Добар кандидат био би Стрелац А *, СМБХ у средишту наше галаксије за који се процењује да ће бити између 3,5 милиона 4,7 милиона соларних маса.
Поред постављања тачнијих ограничења на ову масу, будућа запажања могу такође одредити колико је активно (или неактивно) језгро наше галаксије. Ове и друге мистерије црне рупе чекају!
