Že od odkritja Strelca A * v središču naše galaksije so astronomi razumeli, da ima večina množičnih galaksij v svojem jedru Supermasivno črno luknjo (SMBH). To dokazujejo močne elektromagnetne emisije, ki nastanejo v jedrih teh galaksij - znane kot "aktivna galatna jedra" (AGN) - za katere se domneva, da povzročajo plin in prah, ki se nabirata na SMBH.
Astronomi že desetletja preučujejo svetlobo, ki prihaja iz AGN, da bi ugotovili, kako velike in masivne so njihove črne luknje. To je bilo težko, saj je ta svetloba podvržena Dopplerjevemu učinku, zaradi česar se njene spektralne črte širijo. Toda zahvaljujoč novemu modelu, ki so ga razvili raziskovalci iz Kitajske in ZDA, bodo astronomi morda lahko preučili te širokopasovne regije in naredili natančnejše ocene o masi črnih lukenj.
Študija, "Tidalno razgrajene zaprašene grude kot izvor širokih emisijskih vodov v aktivnih galaktičnih jedrih", se je nedavno pojavila v znanstveni reviji Narava. Študijo je vodil Jian-Min Wang, raziskovalec z Inštituta za fiziko visoke energije (IHEP) na Kitajski akademiji znanosti ob pomoči Univerze v Wyomingu in Univerze Nanjing.
Da bi ga razbili, so SMBH-ji znani po tem, da obdajajo plin in prah, ki jih obdaja. Gravitacija črne luknje v tem torusu pospeši plin do hitrosti tisoč kilometrov na sekundo, zaradi česar se segreva in oddaja sevanje pri različnih valovnih dolžinah. Ta energija je sčasoma zasenčila celotno okoliško galaksijo, kar astronomom omogoča, da ugotovijo prisotnost SMBH.
Kot je v sporočilu za javnost pojasnil Michael Brotherton, profesor UW na Oddelku za fiziko in astronomijo in soavtor študije:
"Ljudje mislijo:" To je črna luknja. Zakaj je tako svetlo? «Črna luknja je še vedno temna. Diski dosežejo tako visoke temperature, da oddajajo sevanje v elektromagnetnem spektru, ki vključuje gama žarke, rentgene, UV, infrardeče in radijske valove. Črna luknja in okoliški akumulacijski plin, s katerim se napaja črna luknja, je gorivo, ki se vklopi na kvazar. "
Težava pri opazovanju teh svetlih področij izvira iz dejstva, da se plini znotraj njih tako hitro gibljejo v različne smeri. Medtem ko se plin, ki se oddaljuje (v primerjavi z nami), premakne proti rdečemu koncu spektra, plin, ki se premika proti nam, se premakne proti modrem koncu. To vodi v območje široke črte, kjer spekter izpuščene svetlobe postane bolj podoben spirali, zato je natančno odčitavanje težko pridobiti.
Trenutno se merjenje mase SMBH v aktivnih galaktičnih jedrih opira na "tehniko kartiranja odmeva". Skratka, to vključuje uporabo računalniških modelov za pregled simetričnih spektralnih črt BLR in merjenje časovnih zamud med njimi. Menijo, da te črte nastajajo iz plina, ki ga fotogravira gravitacijska sila SMBH.
Ker pa so široke emisijske črte in različne komponente BLR malo razumljene, ta metoda povzroči nekaj negotovosti med 200 in 300%. "Poskušamo obravnavati podrobnejša vprašanja o spektralnih območjih s široko linijo, ki nam pomagajo diagnosticirati maso črnih lukenj," je dejal Brotherton. "Ljudje ne vedo, od kod prihajajo te regije z obsegom emisij ali naravo tega plina."
V nasprotju s tem je ekipa, ki jo je vodil dr. Wang, sprejela nov tip računalniškega modela, ki je upošteval dinamiko plinskega tora, ki obdaja SMBH. Domnevajo, da bi ta torus sestavljen iz diskretnih gruč snovi, ki bi jih črno luknjala prekinila, kar bi povzročilo, da bi vanj pritekel nekaj plina (aka., Ki se nanj akreditira), del pa bi bil izpuščen kot odtok.
Iz tega so ugotovili, da imajo emisijske črte v BLR tri značilnosti - „asimetrija“, „oblika“ in „premik“. Po pregledu različnih emisijskih vodov - simetričnih in asimetričnih - so ugotovili, da so te tri značilnosti močno odvisne od tega, kako svetle so gruče plinov, kar so razlagale kot rezultat njihovega gibanja znotraj tora. Ali kot je rekel doktor Brotherton:
"Predlagamo, da se te prašne grude premikajo. Nekateri se udarijo drug v drugega in se združijo ter spremenijo hitrost. Mogoče se preselijo v kvazar, kjer živi črna luknja. Nekatere grozde se vrtijo iz območja široke linije. Nekateri so vrženi ven. "
Njihov novi model na koncu namiguje na to, da lahko plašč snovi iz črne luknje, ki je v tleh prekinjeni, predstavlja vir plina BLR. V primerjavi s prejšnjimi modeli, ki sta ga zasnovala dr. Wang in njegovi sodelavci, vzpostavlja povezavo med različnimi ključnimi procesi in komponentami v bližini SMBH. Mednje spadajo hranjenje črne luknje, vir fotoioniziranega plina in sam prašni torus.
Medtem ko ta raziskava ne razreši vseh skrivnosti okoli AGN, je pomemben korak k pridobivanju natančnih masnih ocen SMBH na podlagi njihovih spektralnih linij. Na podlagi tega bi astronomi lahko natančneje ugotovili, kakšno vlogo so te črne luknje igrale pri razvoju velikih galaksij.
Študija je bila mogoča zahvaljujoč podpori nacionalnega ključnega programa za raziskave in razvoj znanosti in tehnologije ter ključnega raziskovalnega programa obmejnih znanosti, ki ga upravlja Kitajska akademija znanosti.
