Как измеряют массу черных дыр?

Черные дыры — самые непостижимые и интригующие объекты нашей вселенной. Об их существовании известно давно, но в понимании их человечество делает лишь неуверенные шаги. Давайте поговорим о том, что человечество научилось делать лучше всего — определять размеры и массу черных дыр.

Перефразируя известную крылатую фразу хочется сказать: то, что происходит внутри черной дыры, остается внутри черной дыры. Но то, что происходит внутри "сферы влияния" черной дыры — самой внутренней области галактики, где гравитация черной дыры является доминирующей силой, — представляет большой интерес для астрономов и может помочь. определить массу черной дыры, а также ее влияние на галактические окрестности.

Новые наблюдения с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой матрицы Атакамы (ALMA) обеспечивают беспрецедентный крупный план закрученного диска из холодного межзвездного газа, вращающегося вокруг сверхмассивной черной дыры. Этот диск находится в центре NGC 3258, массивной эллиптической галактики примерно в 100 миллионах световых лет от Земли. На основе этих наблюдений группа астрономов из Техасского университета A&M и Калифорнийского университета в Ирвине определила, что эта черная дыра весит ошеломляющие 2,25 миллиарда солнечных масс, это самая массивная черная дыра, измеренная с помощью ALMA на сегодняшний день.

Хотя сверхмассивные черные дыры могут иметь массу, в миллионы или миллиарды раз превышающую массу Солнца, они составляют лишь небольшую часть массы всей галактики. Изолировать влияние гравитации черной дыры от звезд, межзвездного газа и темной материи в центре Галактики сложно и требует высокочувствительных наблюдений в феноменально малых масштабах.

Как измеряют массу черных дыр?

Источник: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Радужный эллипс отражает движение газа, вращающегося вокруг черной дыры, с синей индикацией. движение к нам и красное движение от нас. Вставка показывает, как орбитальная скорость изменяется с расстоянием от черной дыры. 

Астрономы используют множество методов для измерения массы черных дыр. В гигантских эллиптических галактиках большинство измерений происходит в результате наблюдений за орбитальным движением звезд вокруг черной дыры в видимом или инфракрасном свете. Другой метод, использующий природные водные мазеры (радиоволновые лазеры) в газовых облаках, вращающихся вокруг черных дыр, обеспечивает более высокую точность, но эти мазеры очень редки и связаны почти исключительно со спиральными галактиками, имеющими меньшие черные дыры.

За последние несколько лет ALMA разработала новый метод изучения черных дыр в гигантских эллиптических галактиках. Около 10 процентов эллиптических галактик содержат в своих центрах регулярно вращающиеся диски холодного плотного газа. Эти диски содержат газообразный оксид углерода (CO), который можно наблюдать с помощью радиотелескопов миллиметрового диапазона.

Используя доплеровский сдвиг излучения молекул CO, астрономы могут измерять скорости облаков, а ALMA позволяет определять те самые центры галактик, где орбитальные скорости наиболее высоки.

Как измеряют массу черных дыр?

Так же, как Земля вращается вокруг Солнца быстрее, чем Плутон , потому что он испытывает более сильную гравитационную силу, внутренние области диска NGC 3258 вращаются быстрее, чем внешние части из-за гравитации черной дыры. Данные ALMA показывают, что скорость вращения диска возрастает с 1 миллиона километров в час на его внешнем крае, примерно в 500 световых годах от черной дыры, до более 3 миллионов километров в час у центра диска на расстоянии всего 65 световых лучей. -лет от черной дыры.

Исследователи определили массу черной дыры, моделируя вращение диска с учетом дополнительной массы звезд в центральной области галактики и других деталей, таких как слегка искривленная форма газового диска. Четкое обнаружение быстрого вращения позволило исследователям определить массу черной дыры с точностью лучше одного процента, хотя они оценивают дополнительную систематическую 12-процентную погрешность измерения, поскольку расстояние до NGC 3258 не очень точно известно. Даже с учетом неопределенного расстояния это одно из самых точных измерений массы любой черной дыры за пределами галактики Млечный Путь.

Читайте также

Учёные нашли на Марсе почву, которая потенциально подходит для выращивания растений

Учёные нашли на Марсе почву, которая потенциально подходит для выращивания растений

Телескоп JWST обнаружил необычную атмосферу у «зефирной» планеты WASP-17b

Телескоп JWST обнаружил необычную атмосферу у «зефирной» планеты WASP-17b

Границы Солнечной системы предложили расширить до 3,8 светового года — почти до соседних звёзд

Границы Солнечной системы предложили расширить до 3,8 светового года — почти до соседних звёзд

Учёные обнаружили зелёную звезду WD J1330+6435, которая приобрела необычный цвет после поглощения планет

Учёные обнаружили зелёную звезду WD J1330+6435, которая приобрела необычный цвет после поглощения планет

Наша Вселенная может находиться внутри чёрной дыры — астрономы нашли новые аргументы в пользу необычной теории

Наша Вселенная может находиться внутри чёрной дыры — астрономы нашли новые аргументы в пользу необычной теории

Учёные обнаружили два семейства планетных систем, судьбу которых определяют звёзды

Учёные обнаружили два семейства планетных систем, судьбу которых определяют звёзды

Астрономы обнаружили необычную органическую химию вокруг молодых звёзд — она может раскрыть тайну зарождения жизни

Астрономы обнаружили необычную органическую химию вокруг молодых звёзд — она может раскрыть тайну зарождения жизни

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Обсерватория «АРКА-М» изучит Солнце и спрогнозирует космическую погоду

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

Человекоподобный робот Digit 5 сможет работать более 20 часов в сутки благодаря девятиминутной зарядке

Человекоподобный робот Digit 5 сможет работать более 20 часов в сутки благодаря девятиминутной зарядке

Honor Win2 засветился в Geekbench со Snapdragon 8 Elite Extreme Gen 6 — раскрыта производительность смартфона

Honor Win2 засветился в Geekbench со Snapdragon 8 Elite Extreme Gen 6 — раскрыта производительность смартфона