Сверхмассивные черные дыры оправдывают свое название

0
12

Сверхмассивная черная дыра в центре спиральной галактики NGC 4151 создала странную структуру, которую можно увидеть на данном композиционном изображении полученное с различных телескопов. Некоторые астрономы окрестили его как «Глаз Саурона».Сверхмассивная черная дыра в центре спиральной галактики NGC 4151 создала странную структуру, которую можно увидеть на данном композиционном изображении полученное с различных телескопов. Некоторые астрономы окрестили его как «Глаз Саурона».Чудовищные черные дыры, скрывающиеся в сердце почти всех галактик, намного больше, чем представлялось астрономам, говорится в новом исследовании.

Ученые использовали новый метод определения расстояния к активной спиральной галактике под названием NGC 4151 с беспрецедентной точностью (ядро галактики продублировано как «Глаз Саурона», напоминая по внешнему виду структуру, которая была представлена в фильме «Властелин колец»). Результаты вычислений дали возможность установить массу центральной черной дыры галактики, во многом удивившую исследователей.

Оказалось, что масса сверхмассивной черной дыры на 40% больше, чем считалось раннее, о чем говорит соавтор исследовательской работы Дарах Уотсон (Институт Нильса Бора при Университете Копенгагена, Дания). Данный факт фундаментальным образом изменяет принципы вычисления массы черных дыр.

Сверхмассивные черные дыры могут содержать в себе массу миллионов и даже миллиардов солнц. 

Предыдущая оценка расстояния к центральной черной дыре галактики NGC 4151 основывалась на измерения красного смещения (явление, при котором длина волн увеличивается движением объектов по направлению от наблюдателей на Земле). Данная техника дала неточные результаты – от 13 до 95 миллионов световых лет.

По этой причине исследователи под руководством Себастьяна Хенига из Университета Саутгемптона (Великобритания) решили использовать в своей работе геометрические принципы.

Когда газ попадает в черную дыру в центре галактики NGC 4151, газ нагревается и испускает ультрафиолетовое излучение, которое в свою очередь нагревает кольцевое облако пыли на орбите вокруг черной дыры. Это приводит к тому что, нагретая пыль спускает инфракрасное излучение. Разница во времени меду светом от черной дыры и свет от пылевого облака составляет 30 дней.Когда газ попадает в черную дыру в центре галактики NGC 4151, газ нагревается и испускает ультрафиолетовое излучение, которое в свою очередь нагревает кольцевое облако пыли на орбите вокруг черной дыры. Это приводит к тому что, нагретая пыль спускает инфракрасное излучение. Разница во времени меду светом от черной дыры и свет от пылевого облака составляет 30 дней.Поскольку черная дыра NGC 4151 притягивает к себе окружающий газ, вещество подогревается и излучает ультрафиолетовые волны. Данное излучение, в свою очередь, подогревает пыль, вращающуюся вокруг черной дыры, заставляя ее эмитировать инфракрасные волны. 

Наблюдения наземных телескопов показали, что разница времени между ультрафиолетовым и инфракрасным излучением составляет 30 суток. Поскольку скорость света является постоянной, вычисление расстояния между черной дырой и кольцом пыли не составляет большого труда. 

Исследователи использовали телескопы-близнецы «Кек» (Гавайи) для определения угла, образованного кольцом пыли (всего 12 миллионных частиц градуса). Значение угла было объединено со световыми данными телескопов (получены при помощи техники интерферометрии). В результате ученые получили разрешение в 100 раз лучше, чем у космического телескопа  Hubble

После этого у исследователей появилась возможность определить расстояние к Глазу Саурона с помощью геометрии. Дистанция от черной дыры до кольца пыли равняется основанию равнобедренного треугольника, две другие стороны которого являют собой расстояние между кольцом и Землей. Поскольку значение острого угла треугольника известно, расстояние приобретает конкретную цифровую форму.

Оказалось, что расстояние к NGC 4151 равняется 62 миллионам световых лет с поправкой в 13,5%. Исследователи говорят, что скорректированные результаты в будущем помогут более точно определять массу сверхмассивных черных дыр. 

Считается, что значение веса сверхмассивной черной дыры зависит от двух главных факторов: скорости вращения звезд конкретной галактики и расстояния между светилами и черной дырой. Скорость вращения определяется результатами наблюдений, а расстояние между звездами и черной дырой теперь будет устанавливаться с помощью нового исследовательского метода, описанного выше.

Детальный отчет об исследовании можно найти на страницах онлайн-версии журнала Nature за 26 ноября 2014 года.