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.
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.
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.
