Około 5 miliardów lat świetlnych od miejsca, w którym siedzisz, w jednej z najbardziej masywnych galaktyk, istnieje zadziwiająca czarna dziura. Zostało to tylko mierzone przez naukowców, którym udało się zajrzeć przez tkaninę wypaczonych czasoprzestrzeni-i wydaje się, że utrzymuje masowy równoważność 36 miliardów słońca.
Tak, miliard.
„Jest to jedna z 10 najbardziej masywnych Czarne dziury kiedykolwiek odkrył i być może najbardziej masywny – powiedział Thomas Collett, autor studiów i profesor na University of Portsmouth w Anglii, w oświadczenie.
Mówiąc dokładniej, czarna dziura znajduje się w jednej z dwóch galaktyk, które składają się na kosmiczny system podkowy i jest tak zwaną „uśpioną” czarną dziurą. Oznacza to, że jest to stosunkowo cicha czarna dziura; W jego otoczeniu nie jest aktywnie gryzący, w przeciwieństwie do aktywnej czarnej dziury, która narusza materię z dysku, który ją okrąża, znany jako dysk akrecyjny. Czarna dziura w centrum naszego Droga Mleczna galaktyka, Strzelca a*jest również uśpioną czarną dziurą – ale dla kontekstu tylko utrzymuje masa około 4.15 milion Słońce.
Fakt, że kosmiczna czarna dziura podkowy znajduje się w tak ogromnej galaktyce i że Strzelca A* znajduje się w naszej bardziej skromnej wielkości Drogi Mlecznej, prawdopodobnie nie jest przypadkiem. W rzeczywistości zespół stojący za nowym pomiarem ma nadzieję dowiedzieć się więcej o pozornym połączeniu wielkości między supermasywnymi czarnymi dziurami a ich galaktykami macierzystymi.
„Uważamy, że rozmiar obu jest ściśle powiązany” – powiedział Collett, „ponieważ gdy galaktyki rosną, mogą ukazać się znaczenie na środkową czarną dziurę. Część tej materii rośnie czarna dziura, ale wiele z nich świeci w niewiarygodnie jasnym źródle o nazwie kwazar. Te kwazary wrzucają ogromne ilości energii do galaktyk żywicielskich, które zatrzymuje się w galacjach gazowych.”
To prowadzi nas do innego kluczowego aspektu odkryć zespołu: sposób, w jaki ta czarna dziura została zmierzona na początek.
Zespół badawczy był w stanie wykorzystać unikalne podejście, które nie opiera się na tym, że czarna dziura jest aktywnie akretacyjna. Bez aktywnego karmienia czarne dziury mogą chować się za zasłoną kosmosu. To sama akrecja zwykle oddaje te obiekty. Takie zamieszanie wytwarza wiele emisji, takich jak promieniowanie rentgenowskie, na których naukowcy tutaj Ziemia może wykryć. Oczywiście znacznie łatwiej jest również zmierzyć precyzyjne masy czarnych dziur poprzez takie emisje.
Istnieje jednak jedna cecha czarnych otworów, której nawet uśpione nie mogą stłumić: ich ogromne pociągnięcie grawitacyjne. I im większe przyciąganie grawitacyjne, tym większa warp w czasie kosmosu, zgodnie z przewidywaniami Albert EinsteinOgólna teoria względności.
Gdzie wchodzi Einstein
Krótko mówiąc, słynna teoria ogólnej teorii względności Alberta Einsteina wyjaśnia prawdziwą naturę grawitacji. Sugeruje to, że grawitacja nie jest całkiem wewnętrzną, nieuchwytną właściwością obiektu, który zmniejsza rzeczy. Innymi słowy, sama Ziemia tak naprawdę nie pociąga nas na ziemię. Raczej ogólna względność stwierdza, że obiekty masy (wszystkie obiekty, w tym ty i ja) wypacza czterymiarową tkankę czasoprzestrzennej-a te osnowy wpływają na ruch innych obiektów złapanych w fałdy.
Na przykład wyobraź sobie trampolinę, na której umieszczasz piłkę. Ta piłka wypaczy trampolinę do wewnątrz. Teraz wyobraź sobie, że umieszczasz mniejszą piłkę na trampolinie. Ta mniejsza piłka również spadłaby do wewnątrz, wzdłuż tkaniny wypaczonej trampoliny i siedziała obok oryginalnej piłki. W tym przypadku trampolina jest czasoprzestrzenna, oryginalna piłka to Ziemia, a mniejsza piłka to ty.
Wielkim zastrzeżeniem w tej analogii jest jednak to, że ta trampolina istnieje w trzech wymiarach. Musielibyśmy przekształcić to do czterodrzywkowego wszechświata, aby zaczął dokładniej reprezentować rzeczywistość, ale nasze mózgi mają trudności z zrozumieniem tego wymiaru.
Co ważne dla nowych pomiarów zespołu, coś, co powstaje z wypaczonych czasoprzestrzeni (w czwartym wymiarze, pamiętaj), że materia fizyczna nie jest jedyną dotkniętą ospami. Dotyczy to również światła – i obejmuje to światło emanujące z galaktyk, takich jak inna galaktyka w kosmicznej podkowy. Jest to efekt, z którego zespół badawczy udało się skorzystać, zauważając nowo potwierdzoną czarną dziurę. Światło z galaktyki tła kosmicznego systemu podkowy zostało wypaczone, gdy przejechała galaktykę na pierwszym planie zawierającą czarną dziurę.
Kosmiczny system podkowy to właściwie kultowy przykład tego efektu, który nazywa się soczewką grawitacyjną. Ten system ma nie tylko silną wersję tego efektu, ale każda zaangażowana galaktyka jest doskonale wyrównana, tak że galaktyka jasnobrązowa pojawia się jako prawie idealny pierścień wokół galaktyki pierwszego planu. Kiedy tak się dzieje, nazywa się to “Pierścień Einstein. „W tym przypadku widzimy„ prawie ”pierścionek Einsteina. To bardziej jak … Einstein Horseakhoe?
Po połączeniu tych pomiarów soczewkowania grawitacyjnego z pomiarami gwiazd w pobliżu, które wydawały się rozpylające z dużą prędkością, naukowcy wiedzieli, że coś na coś się podobało. Chociaż naukowcy wcześniej zasugerowali, aby czarna czarna dziura czai się w kosmicznym systemie podkowy, konkretne dowody obiektu i jego precyzyjnego rozmiaru nie były do tej pory dostępne.
„Wykryliśmy efekt czarnej dziury na dwa sposoby – zmienia ścieżkę, którą światło idzie, gdy przechodzi obok czarnej dziury i powoduje, że gwiazdy w wewnętrznych obszarach galaktyki gospodarza poruszają się bardzo szybko (prawie 400 km/s)”, powiedział Collet. „Łącząc te dwa pomiary, możemy być całkowicie pewni, że czarna dziura jest prawdziwa”.
„Jego wykrywanie polegało wyłącznie na ogromnym przyciągnięciu grawitacyjnym i wpływowi, jaki ma na otoczenie”, Carlos Melo, główny autor studiów i doktorat. W oświadczeniu kandydat w Universidade Federal Do Rio Grande do Sul w Brazylii. „Szczególnie ekscytujące jest to, że ta metoda pozwala nam wykryć i mierzyć masę tych ukrytych ultramasowych czarnych dziur na wszechświecie, nawet gdy są całkowicie ciche”.
Co dalej?
Istnieje wiele sposobów na kontynuację tego pracy, z których jednym jest, jak wspomniano, ujawnienie związku między rozmiarem galaktyki a supermasywną wielkością czarnej dziury – ale inna może być zerowa samej czarnej dziury w kosmicznej jeździe i dowiedzieć się, jak stała się tak gigantyczna.
Kosmiczna podkowa jest tak zwaną „grupą kopalną”, która odnosi się do końcowego etapu „najbardziej masywnych konstrukcji związanych z grawitacją we wszechświecie, powstającym, gdy upadły do jednej niezwykle masywnej galaktyki, bez jasnych towarzyszy”, zgodnie z oświadczeniem.
Mleczna droga i galaktyki Andromeda prawdopodobnie kiedyś staną się grupą kopalną, ponieważ prawdopodobnie są na drodze do zderzenia gdzieś w dalekiej przyszłości. Ta katastrofa miała ostatnio został zakwestionowanyale nadal jest to możliwe. Niemniej jednak kosmiczna podkowa może równie dobrze zaglądać do ostatniej epoki naszej królestwa.
„Jest prawdopodobne, że wszystkie supermasywne czarne dziury, które pierwotnie były w galaktykach towarzyszących, również połączyły się, tworząc ultramasową czarną dziurę, którą wykryliśmy” – powiedział Collett. „Więc widzimy końcowy stan formacji galaktyki i stan formowania czarnej dziury”.
Artykuł zespołu był opublikowany 7 sierpnia w czasopiśmie Monthly Notices of Royal Astronomical Society.
