ШТА ЈЕ СУПЕРМАСИВНА ЦРНА РУПА?

Send

1971. године, енглески астрономи Доналд Линден-Белл и Мартин Реес претпоставили су да супермасивна црна рупа (СМБХ) борави у средишту наше Галаксије Млечни пут. То се заснивало на њиховом раду са радио галаксијама, које су показале да огромне количине енергије коју зраче ови објекти настају услед гаса и материје која се накупила на црној рупи у њиховом центру.

До 1974. године први су докази за ову СМБХ пронађени када су астрономи открили масивни радио извор који долази из центра наше галаксије. Овај регион, који су назвали Стрелац А *, преко 10 милиона пута је масивнији од нашег сопственог Сунца. Од свог открића астрономи су пронашли доказе да у центрима већине спиралних и елиптичних галаксија у посматраном Универзуму постоје супермасивне црне рупе.

Опис:

Супермасивне црне рупе (СМБХ) на различите су начине различите од црних рупа мање масе. За почетак, пошто СМБХ имају много већу масу од мањих црних рупа, имају и нижу просечну густину. То је због чињенице да је за све сферне предмете, запремина директно пропорционална коцки радијуса, док је минимална густина црне рупе обрнуто пропорционална квадратури масе.

Поред тога, силе плима у близини хоризонта догађаја знатно су слабије за масивне црне рупе. Као и код густине, сила плима на телу на хоризонту догађаја је обрнуто пропорционална квадрату масе. Као такав, предмет не би осетио значајну плимну силу све док није био дубоко у црној рупи.

Формација:

Како се формирају СМБХ остаје предмет многих научних расправа. Астрофизичари углавном верују да су резултат спајања црних рупа и акумулације материје. Али одакле потичу „семенке“ (тј. Потомци) тих црних рупа, тамо се догађа неслагање. Тренутно је најочитија хипотеза да су они остаци неколико масивних звезда које су експлодирале, а које су настале нагомилавањем материје у галактичком центру.

Друга теорија је да се пре него што су се прве звезде формирале у нашој галаксији, велики гасни облак срушио у „звезду квази“ која је постала нестабилна за радијалне узнемирености. Затим се претворила у црну рупу од око 20 соларних маса без потребе за експлозијом супернове. Временом, маса се брзо накупљала како би постала средња, а потом супермасивна црна рупа.

У још једном моделу, густи звјездани кластер доживио је колапс језгра као резултат дисперзије брзине у свом језгру, што се догодило релативистичким брзинама због негативног топлотног капацитета. Најзад, постоји теорија да су примордијалне црне рупе можда настале директно спољашњим притиском одмах након Великог праска. Ове и друге теорије за сада остају теоретске.

Стрелац А *:

Вишеструки докази упућују на постојање СМБХ у средишту наше галаксије. Иако нису извршена директна запажања о Стрелцу А *, његово присуство је закључено на основу утицаја који има на околне објекте. Најистакнутији од њих је С2, звезда која тече елиптичном орбитом око извора стрелице А * Стрелца.

С2 има орбитални период од 15,2 године и достиже минимално растојање од 18 милијарди км (11,18 милијарди миља, 120 АУ) од средишта централног објекта. Само супермасивни објект то може објаснити, јер се не може открити ниједан други узрок. А из орбиталних параметара С2 астрономи су могли да процене величину и масу објекта.

На пример, покрети С2 навели су астрономе да израчунају да објекат у средишту његове орбите мора имати најмање 4,1 милиона соларних маса (8,2 × 10³³ метричких тона; 9,04 × 10³³ америчке тоне). Даље, радијус овог објекта морао би бити мањи од 120 АУ, у супротном би се С2 сударио са њим.

Међутим, најбољи до сада познати докази пружили су 2008. године Институт Мак Планцк за ванземаљску физику и УЦЛАс Галацтиц Центер Гроуп. Користећи податке добијене током 16 година периода ЕСО-овим врло великим телескопом и Кецк телескопом, они су могли не само тачно проценити удаљеност до центра наше галаксије (27.000 светлосних година од Земље), већ и пратити орбите звезда тамо с огромном прецизношћу.

Како је рекао Реинхард Гензел, вођа тима са Института за ванземаљску физику Мак-Планцк:

“Несумњиво најспектакуларнији аспект наше дугорочне студије је тај што је изнео оно што се сада сматра најбољим емпиријским доказом да супермасивне црне рупе заиста постоје. Звездне орбите у Галактичком центру показују да централна концентрација масе од четири милиона соларних маса мора бити црна рупа, без икакве разумне сумње. "

Још један показатељ присуства Стрелца А * дошао је 5. јануара 2015. године, када је НАСА пријавила рекордне рендгенске зраке које долазе из центра наше галаксије. На основу очитавања из рендгенске опсерваторије Цхандра пријавили су емисије које су и 400 пута сјајније од уобичајених. Сматрало се да су они последица астероида који пада у црну рупу, или због уплитања линија магнетног поља унутар гаса који улази у њу.

Друге галаксије:

Астрономи су такође нашли доказе о СМБХ у центру других галаксија унутар Локалне групе и шире. Ту спадају оближња Андромеда галаксија (М31) и елиптична галаксија М32 и далека спирална галаксија НГЦ 4395. То се заснива на чињеници да звезде и гасни облаци у близини средишта ових галаксија показују приметан пораст брзине.

Други показатељ је Ацтиве Галацтиц Нуцлеи (АГН), где се повремено откривају масивни рафални радио, микроталасни, инфрацрвени, оптички, ултра-љубичасти (УВ), рендгенски и гама-зрачни таласи који долазе из подручја хладне материје (гас и прашина ) у средишту већих галаксија. Иако зрачење не долази из самих црних рупа, сматра се да би узрок такав масиван објект на околну материју.

Укратко, дискови за прикупљање гаса и прашине у средишту галаксија који орбитирају око супермасивних црних рупа, постепено их храни материје. Невероватна сила гравитације у овом региону сажима материјал диска све док не достигне милионе степени келвина, стварајући јарко зрачење и електромагнетну енергију. Корона врућег материјала формира се и изнад дискреционог диска и може расипати фотоне до рендгенских енергија.

Интеракција између СМБХ ротирајућег магнетног поља и акреционог диска такође ствара снажне магнетне млазнице који гађају материјал изнад и испод црне рупе релативистичким брзинама (тј. При значајном удјелу брзине светлости). Ти се млазови могу проширити на стотине хиљада светлосних година и други су потенцијални извор посматране радијације.

Кад се Андромеда галаксија споји са нашом у неколико милијарди година, супермасивна црна рупа која се налази у њеном средишту спојиће се с нашом, производећи много масивнију и снажнију. Ова интеракција ће вероватно избацити неколико звезда из наше комбиноване галаксије (стварајући рогуе звезде), а вероватно ће узроковати да наше галактичко језгро (које је тренутно неактивно) поново постане активно.

Истраживање црних рупа је још увек у повојима. А оно што смо научили током протеклих неколико деценија било је и узбудљиво и надахњујуће. Било да су оне мале или супермасивне, црне рупе су саставни део нашег Универзума и играју активну улогу у његовој еволуцији.

Ко зна шта ћемо пронаћи док будемо завирили дубље у Универзум? Можда ћемо једног дана постојати технологија и чиста храброст како бисмо покушали да достигнемо врх испод вела хоризонта догађаја. Можете ли замислити да се то догађа?

Овдје смо писали много занимљивих чланака о црним рупама у часопису Спаце Магазине. Ево изнад сваке разумне сумње: Супермасивна црна рупа живи у центру наше Галаксије, рендгенски екрак открива супермасивни торан црне рупе, како вагате супермасивну црну рупу? Узмите његову температуру и шта се догађа када се супермасивне црне рупе сударају?

Астрономи Цаст такође неке релевантне епизоде на ту тему. Ево епизоде 18: Црне и рупе велике и мале и Епизода 98: Квази.

Још за истраживање: епизоде Астрономије Цаст-а, Куасарс, анд Блацк Холес Биг анд Смалл.

Извори: