Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Astronomer har en ny måde at måle massen af ​​supermassive sorte huller på

Kredit:CC0 Public Domain

Selv de mest supermassive af de supermassive sorte huller er ikke særlig store, hvilket gør det ekstremt svært at måle deres størrelser. Imidlertid, astronomer har for nylig udviklet en ny teknik, der kan estimere massen af ​​et sort hul baseret på bevægelsen af ​​varm gas omkring dem - selv når selve det sorte hul er mindre end en enkelt pixel.

Supermassive sorte huller er omgivet af tonsvis af overophedet plasma. Det plasma hvirvler rundt om det bagerste hul, danner en torus og en tilvækstskive, der kontinuerligt fører materiale ind i det sorte hul. På grund af den ekstreme tyngdekraft, at gas bevæger sig utrolig hurtigt og skinner voldsomt. Det er det lys, vi identificerer som en kvasar, som kan ses fra hele universet.

Mens kvasarerne er relativt nemme at få øje på, det er meget mere udfordrende at kvantificere egenskaberne af det centrale sorte hul. Nu Felix Bosco, i tæt samarbejde med Jörg-Uwe Pott, begge fra Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) i Heidelberg, og tidligere MPIA-forskere Jonathan Stern (nu Tel Aviv University, Israel) og Joseph Hennawi (nu UC Santa Barbara; U.S. and Leiden University, Holland), er det lykkedes for første gang at demonstrere gennemførligheden af ​​direkte at bestemme massen af ​​en kvasar ved hjælp af en teknik kaldet spektroastrometri.

Spektroastrometri er afhængig af at observere området omkring det sorte hul. Mens gassen hvirvler rundt, noget af det vil bevæge sig i vores retning og noget, hvis det vil bevæge sig væk. Den del af gassen, der bevæger sig mod os, vil være blåforskudt, og den del, der bevæger sig væk, skifter mere rødt. Selvom det centrale sorte hul og tilvækstskiven er for små til at løse, teknikken kan stadig anvendes til områder længere væk, og gennem modellering kan forskerne estimere en masse.

"Ved at adskille spektral og rumlig information i det indsamlede lys, samt ved statistisk modellering af de målte data, vi kan udlede afstande på meget mindre end én billedpixel fra midten af ​​accretion disken, " forklarede Bosco.

Holdet har med succes anvendt denne teknik på J2123-0050, en kvasar, der var aktiv, da universet kun var 2,9 milliarder år gammelt. De fandt ud af, at det centrale sorte hul vejede 1,8 milliarder solmasser. At tage denne teknik til det næste niveau og målrette mod de tidligste kvasarer, imidlertid, vil kræve nogle nye teleskoper.

Joe Hennawi tilføjer, "Med den markant øgede følsomhed af James Webb Space Telescope (JWST) og Extremely Large Telescope (ELT, med en primær spejldiameter på 39 meter) under konstruktion, vi vil snart være i stand til at bestemme kvasarmasser ved de højeste rødforskydninger." Jörg-Uwe Pott, som også leder Heidelberg-bidragene til ELTs første nær-infrarøde kamera, MICADO, tilføjer, "Den feasibility-undersøgelse, der nu er offentliggjort, hjælper os med at definere og forberede vores planlagte ELT-forskningsprogrammer."


Varme artikler