Откако је откривен Стрелац А * у центру наше галаксије, астрономи су схватили да већина масивних галаксија у свом језгру има Супермасивну Црну Рупу (СМБХ). О томе сведоче снажне електромагнетне емисије произведене у језграма ових галаксија - познате као „активни галатни нуклеи“ (АГН) - за које се верује да изазивају гас и прашина, накупљајући се на СМБХ.
Десетљећима су астрономи проучавали светлост која долази од АГН-ова да би утврдили колико су велике и масивне њихове црне рупе. То је било тешко, будући да је ово светло подложно Доплеровом ефекту, због чега се његове спектралне линије шире. Али захваљујући новом моделу који су развили истраживачи из Кине и САД-а, астрономи ће можда моћи да проучавају ове широкопојасне регионе (БЛР) и да дају тачније процене о маси црних рупа.
Студија, „Присилно разграђени прашњави накупини као настанак широких линија емисије у активним галактичким језграма“, недавно се појавила у научном часопису Природа. Студију је водио Јиан-Мин Ванг, истраживач са Института за физику високих енергија (ИХЕП) при Кинеској академији наука, уз помоћ Универзитета у Виомингу и Универзитета у Нањинг.
Да би га разбили, СМБХ су познати по томе што имају гомилу плина и прашине који их окружује. Гравитација црне рупе убрзава гас у овом тору до брзина од хиљаде километара у секунди, због чега се загрева и емитује зрачење различитим таласним дужинама. Ова енергија је на крају надмашила целокупну околну галаксију, што омогућава астрономима да утврде присуство СМБХ.
Као што је Мицхаел Бротхертон, професор са УВ-а на Одсеку за физику и астрономију и коаутор овог студије, објаснио у саопштењу за штампу:
„Људи мисле:„ То је црна рупа. Зашто је тако свијетло? ”Црна рупа је и даље тамна. Дискови достижу тако високе температуре да испуштају зрачење кроз електромагнетни спектар, који укључује гама зраке, Кс-зраке, УВ, инфрацрвене и радио таласе. Црна рупа и околни акретујући гас црном рупом се храни горивом које се укључује на квазар. "
Проблем са посматрањем ових светлих области потиче из чињенице да се гасови унутар њих крећу тако брзо у различитим правцима. Док се гас који се одмиче (у односу на нас) помера према црвеном крају спектра, гас који се креће према нама помера се према плавом крају. То доводи до широкопојасне регије, где спектар емитоване светлости постаје више попут спирале, па је тачно очитавање тешко добити.
Тренутно се мерење масе СМБХ у активним галактичким језграма ослања на „технику реверберације мапирања“. Укратко, то укључује коришћење рачунарских модела за испитивање симетричних спектралних линија БЛР-а и мерење временских кашњења између њих. Верује се да ове линије потичу од гаса који је фотојонизован гравитационом силом СМБХ.
Међутим, како је мало разумевања широких линија емисије и различитих компоненти БЛР-а, ова метода ствара одређене несигурности између 200 и 300%. "Покушавамо пронаћи детаљнија питања о спектралним широкопојасним регионима која нам помажу у дијагностици масе црне рупе", рекао је Бротхертон. „Људи не знају одакле потичу ови региони широке емисије или природа овог гаса.“
Супротно томе, тим предвођен др Вангом усвојио је нови тип рачунарског модела који је разматрао динамику плинског тора који окружује СМБХ. Претпостављају да би се овај торус састојао од дискретних накупина материје које би црно рупа плитко разбила, што би резултирало да неки гас доспе у њу (ака. Акретира се на њу), а неки би се избацио као одлив.
Из овога су открили да емисијске линије у БЛР-у подлежу три карактеристике - „асиметрија“, „облик“ и „помак“. Након испитивања различитих линија емисије - и симетричних и асиметричних - открили су да ове три карактеристике снажно зависе од тога колико су сјајне груде гаса, што су протумачиле као резултат угла њиховог кретања унутар тора. Или како је рекао др. Бротхертон:
„Оно што предлажемо да се деси су да се ове прашњаве грудице крећу. Неки се међусобно удружују, спајају и мењају брзину. Можда се преселе у квазар, где живи црна рупа. Неке грудице се окрећу из регије широке линије. Неки ће бити избачени. "
На крају, њихов нови модел сугерише да накупци материје из црне рупе, који су срушени на плаштима, могу представљати извор БЛР гаса. У поређењу са претходним моделима, онај који су осмислили др. Ванг и његове колеге успоставља везу између различитих кључних процеса и компоненти у близини СМБХ. Они укључују храњење црне рупе, извора фотојонизованог гаса и самог прашњавог тора.
Иако ово истраживање не решава све мистерије око АГН-а, важан је корак ка добијању прецизних процена масе СМБХ на основу њихових спектралних линија. Из тога би астрономи могли да прецизније одреде коју улогу су те црне рупе играле у еволуцији великих галаксија.
Студија је омогућена захваљујући подршци Националног кључног програма за научно-технолошка истраживања и развој и Кључног истраживачког програма пограничних наука, којима обе управља Кинеска академија наука.
