1971. engleski astronomi Donald Lynden-Bell i Martin Rees pretpostavili su da supermasivna crna rupa (SMBH) prebiva u središtu naše galaksije Mliječni put. To se temeljilo na njihovom radu s radio galaksijama, koji su pokazali da ogromne količine energije koje zrače ti objekti nastaju zbog plina i materije koja se nakupila na crnoj rupi u njihovom središtu.
Do 1974. pronađeni su prvi dokazi za ovu SMBH kada su astronomi otkrili masivni radio izvor koji dolazi iz središta naše galaksije. Ova regija, koju su nazvali Strijelac A *, više je od 10 milijuna puta masivnija od našeg vlastitog Sunca. Od svog otkrića, astronomi su pronašli dokaze da u centrima većine spiralnih i eliptičnih galaksija u promatranom Svemiru postoje supermasivne crne rupe.
Opis:
Supermasivne crne rupe na različite su načine različite od crnih rupa manje mase. Za početak, budući da SMBH imaju znatno veću masu od manjih crnih rupa, oni imaju i nižu prosječnu gustoću. To je zbog činjenice da je sa svim sfernim objektima volumen izravno proporcionalan kocki polumjera, dok je minimalna gustoća crne rupe obrnuto proporcionalna kvadratu mase.
Osim toga, sile plima u blizini horizonta događaja znatno su slabije za masivne crne rupe. Kao i kod gustoće, sila plime na tijelu na horizontu događaja obrnuto je proporcionalna kvadratu mase. Kao takav, predmet ne bi imao značajnu plimnu silu sve dok ne bi bio duboko u crnoj rupi.
Formacija:
Kako se formiraju SMBH ostaje predmet mnogih znanstvenih rasprava. Astrofizičari uglavnom vjeruju da su rezultat spajanja crnih rupa i akumulacije materije. Ali odakle potiču "sjemenke" (tj. Potomci) tih crnih rupa, tamo se događa neslaganje. Trenutno je najočitija hipoteza da su oni ostaci nekoliko masivnih zvijezda koje su eksplodirale i nastale akumulacijom materije u galaktičkom centru.
Druga teorija je da se prije nastanka prvih zvijezda u našoj galaksiji, veliki plinski oblak srušio u „zvijezdu qausi“ koja je postala nestabilna na radijalne poremećaje. Zatim se pretvorila u crnu rupu od oko 20 Sunčevih masa bez potrebe za eksplozijom supernove. S vremenom se brzo nakupljala masa kako bi postala intermedijarna, a potom supermasivna crna rupa.
U još jednom modelu, gusti zvjezdani grozd doživio je kolaps jezgre kao rezultat brzinske disperzije u svojoj jezgri, što se dogodilo s relativističkim brzinama zbog negativnog toplinskog kapaciteta. Napokon, postoji teorija da su primordijalne crne rupe mogle nastati izravno vanjskim pritiskom odmah nakon Velikog praska. Te i druge teorije za sada ostaju teoretske.
Strijelac A *:
Višestruki dokazi upućuju na postojanje SMBH u središtu naše galaksije. Iako nisu stvorena izravna opažanja Strijelca A *, njegova prisutnost zaključena je iz utjecaja koji ima na okolne objekte. Najistaknutiji od njih je S2, zvijezda koja struji eliptičnom orbitom oko radio izvora Strijelca A *.
S2 ima orbitalno razdoblje od 15,2 godine i dostiže minimalnu udaljenost od 18 milijardi km (11,18 milijardi milja, 120 AU) od središta središnjeg objekta. Samo supermasivni objekt mogao bi to objasniti, jer se ne može otkriti nijedan drugi uzrok. A iz orbitalnih parametara S2 astronomi su mogli proizvesti procjene o veličini i masi objekta.
Primjerice, pokreti S2 naveli su astronome da izračunaju da objekt u središtu njegove orbite mora imati najmanje 4,1 milijuna Sunčevih masa (8,2 × 10³³ metričkih tona; 9,04 × 10³³ američkih tona). Nadalje, polumjer ovog objekta morao bi biti manji od 120 AU, inače bi se S2 sudario s njim.
Međutim, najbolje dokaze do danas pružio je Institut Max Planck za izvanzemaljsku fiziku i UCLAs Galactic Center Group 2008. godine. Koristeći podatke dobivene tijekom 16 godina razdoblja ESO-ovim vrlo velikim teleskopom i Keck teleskopom, uspjeli su ne samo precizno procijeniti udaljenost do centra naše galaksije (27 000 svjetlosnih godina od Zemlje), već i pratiti orbite zvijezda tamo s neizmjernom preciznošću.
Kao što je rekao Reinhard Genzel, vođa tima iz Instituta za izvanzemaljsku fiziku Max-Planck:
“Nesumnjivo najspektakularniji aspekt naše dugoročne studije je taj što je iznio ono što se danas smatra najboljim empirijskim dokazom da supermasivne crne rupe zaista postoje. Zvjezdane orbite u Galaktičkom centru pokazuju da središnja koncentracija mase od četiri milijuna sunčevih masa mora biti crna rupa, bez ikakve razumne sumnje. "
Drugi pokazatelj prisutnosti Strijelca A * došao je 5. siječnja 2015., kada je NASA izvijestila o rekordnom rendgenskom plamenu koji dolazi iz središta naše galaksije. Na temelju očitavanja iz rendgenskog opservatorija Chandra, izvijestili su o emisijama koje su i 400 puta svjetlije nego inače. Smatralo se da su oni posljedica pada asteroida u crnu rupu, ili zbog zapletanja linija magnetskog polja unutar plina koji ulazi u nju.
Druge galaksije:
Astronomi su također pronašli dokaze o SMBH u središtu drugih galaksija unutar Lokalne grupe i šire. Tu spadaju obližnja Andromeda galaksija (M31) i eliptična galaksija M32, te daleka spiralna galaksija NGC 4395. To se temelji na činjenici da zvijezde i plinski oblaci u blizini središta tih galaksija pokazuju vidljiv porast brzine.
Drugi pokazatelj je Active Galactic Nuclei (AGN), gdje se povremeno otkrivaju masivni rafalni radio, mikrovalna, infracrvena, optička, ultra ljubičasta (UV), rendgenska i gama zraka valova koje dolaze iz područja hladne tvari (plina i prašine ) u središtu većih galaksija. Iako zračenje ne dolazi iz samih crnih rupa, vjeruje se da je uzrok takav masivan objekt na okolnu materiju.
Ukratko, diskovi za nakupljanje plina i prašine u središtu galaksija koji okružuju supermasivne crne rupe i postepeno ih hrani. Nevjerojatna sila gravitacije u ovom području komprimira materijal diska sve dok ne dosegne milion stupnjeva kelvina, stvarajući svijetlo zračenje i elektromagnetsku energiju. Korona od vrućeg materijala formira se i iznad diskrecionog diska i može rasipati fotone do rendgenske energije.
Interakcija između SMBH rotirajućeg magnetskog polja i akrecijskog diska također stvara snažne magnetske mlaznice koji pucaju materijal iznad i ispod crne rupe s relativističkim brzinama (tj. Pri značajnom udjelu brzine svjetlosti). Ti se mlazovi mogu proširiti na stotine tisuća svjetlosnih godina i drugi su potencijalni izvor promatrane radijacije.
Kad se Andromeda galaksija spoji s našom u nekoliko milijardi godina, supermasivna crna rupa koja se nalazi u njenom središtu spajat će se s našom, proizvodeći mnogo masivniju i snažniju. Ova interakcija vjerojatno će izbaciti nekoliko zvijezda iz naše kombinirane galaksije (stvarajući rogue zvijezde), a vjerojatno će također uzrokovati da naše galaktičko jezgro (koje je trenutno neaktivno) ponovno postane aktivno.
Istraživanje crnih rupa još je u povojima. A ono što smo naučili samo tijekom proteklih desetljeća bilo je i uzbudljivo i strahovito nadahnjujuće. Bilo da su one male ili supermasivne, crne su rupe sastavni dio našeg Svemira i igraju aktivnu ulogu u njegovoj evoluciji.
Tko zna što ćemo pronaći dok zavirimo dublje u Svemir? Možda ćemo jednog dana postojati tehnologija i čista hrabrost kako bismo pokušali postići vrhunac ispod vela horizonta događaja. Možete li zamisliti da se to događa?
Ovdje smo pisali mnoge zanimljive članke o crnim rupama u časopisu Space Magazine. Evo izvan svake razumne sumnje: Supermasivna crna rupa živi u središtu naše Galaksije, rendgenski odjek otkriva supermasivan crni otvor rupe, kako odmjeravate supermasivnu crnu rupu? Uzmite njegovu temperaturu i što se događa kada se sudaraju supermasivne crne rupe?
Astronomija ujedno baci i neke bitne epizode na tu temu. Evo epizode 18: Crne rupe velike i male i Epizoda 98: Kvazi.
Još za istraživanje: epizode Astronomije Cast-a, Quasars, i Black Holes Big and Small.
izvori:
- Wikipedia - Supermasivna crna rupa
- NASA - Supermasivne crne rupe
- Sveučilište Swinburne: Kozmos - Supermasivna crna rupa
