Eyeballing en sorte huller masse

Der er ingen vægte til vejning af sorte huller. Alligevel har astrofysikere fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi udtænkt en ny måde til indirekte at måle massen af ​​et sort hul, samtidig med at det bekræfter dens eksistens. De testede den nye metode, rapporteret i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , på den aktive galakse Messier 87.

Aktive galaktiske kerner er blandt de lyseste og mest mystiske objekter i rummet. En galakse anses for aktiv, hvis den producerer en tynd lang stråle af stof og energi rettet udad. Kendt som et relativistisk jetfly, dette fænomen kan ikke forklares af stjernerne i galaksen. Den nuværende konsensus er, at jetflyene er produceret af en slags "motorer, " kaldet galaktiske kerner. Selvom deres natur er dårligt forstået, forskere mener, at et roterende sort hul kan drive en aktiv galakse.

Messier 87 i Jomfru-stjernebilledet er en aktiv galakse, der er tættest på Jorden, og også den bedst studerede. Det er blevet observeret regelmæssigt siden 1781, da den først blev opdaget som en tåge. Det tog noget tid, før astronomerne indså, at det var en galakse, og dens optiske stråle – opdaget i 1918 – var den første, der nogensinde blev observeret.

Strukturen af ​​Messier 87 jetflyet er blevet grundigt undersøgt, med dens plasmastrålehastigheder kortlagt og temperaturen og partikelantaltætheden nær strålen målt. Jetflyets grænse er blevet undersøgt i så fine detaljer, at forskere opdagede, at den var inhomogen langs dens længde, ændre sin form fra parabolsk til konisk. Oprindeligt opdaget som et isoleret tilfælde, denne effekt blev senere bekræftet for et dusin andre galakser, selvom M87 stadig er det klareste eksempel på fænomenet.

Hovedparten af ​​observationer giver mulighed for at teste hypoteser vedrørende strukturen af ​​aktive galakser, herunder forholdet mellem jetformbruddet og det sorte huls gravitationspåvirkning. Jetadfærd og eksistensen af ​​det supermassive sorte hul er to sider af samme sag:Førstnævnte kan forklares ud fra sidstnævnte, mens teoretiske modeller af sorte huller testes via jetobservationer.

Astrofysikere udnyttede det faktum, at jetgrænsen består af segmenter af to distinkte kurver og brugte afstanden mellem kernen og strålens brud, sammen med strålens bredde, indirekte at måle det sorte huls masse og spinde. Til det formål, MIPT-forskere udviklede en metode, der kombinerer en teoretisk model, computerberegninger, og teleskopobservationer.

Forskerne forsøger at beskrive strålen som en strøm af magnetiseret væske. I dette tilfælde, strålens form bestemmes af det elektromagnetiske felt i den, hvilket igen afhænger af forskellige faktorer, såsom hastigheden og ladningen af ​​jetpartikler, den elektriske strøm i strålen, og den hastighed, hvormed det sorte hul ophobes stof. Et komplekst samspil mellem disse karakteristika og fysiske fænomener giver anledning til det observerede brud.

Der er en teoretisk model, der forudsiger bruddet, så holdet kunne bestemme, hvilken sort hulmasse, der resulterer i, at modellen gengiver den observerede form af jetstrålen. Dette gav en ny model til estimering af sorte huls masse, en ny målemetode, og en bekræftelse af de hypoteser, der ligger til grund for den teoretiske model.

"Den nye uafhængige metode til estimering af sorte huls masse og spin er nøgleresultatet af vores arbejde. Selvom dens nøjagtighed er sammenlignelig med de eksisterende metoders, det har en fordel ved, at det bringer os tættere på slutmålet. Nemlig raffinering af parametrene for "kernemotoren" for at forstå dens natur dybere, " sagde Elena Nokhrina, hovedforfatteren af ​​papiret og stedfortrædende leder af MIPT-laboratoriet involveret i undersøgelsen.