Spiralarme giver skolebørn mulighed for at veje sorte huller

Astronomer fra Swinburne University of Technology, Australien, og University of Minnesota Duluth, USA, har givet vej til lænestolastronomer, og endda folkeskolebørn, blot at se på en spiralgalakse og vurdere massen af ​​dens skjulte, det centrale sorte hul. Forskningen blev støttet af Australian Research Council og er blevet offentliggjort i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

I betragtning af at sorte huller ikke udsender noget synligt lys, de er traditionelt blevet undersøgt via meget tekniske observationer af stjernerne og gas, der kredser omkring dem, som igen giver en måling af, hvor massive de skal være.

Nu, ny forskning baseret på disse allerede eksisterende målinger har vist, at et sort huls masse kan estimeres nøjagtigt ved blot at se på spiralarmene i dets værtsgalakse.

For næsten et århundrede siden, Sir James Jeans og Edwin Hubble bemærkede, hvordan spiralgalakser med store centrale buler har stramt viklede spiralarme, mens spiralgalakser med små buler viser vidt åbne spiralarme. Siden da, hundrede tusinder, hvis ikke millioner, af spiralgalakser er blevet klassificeret som type Sa, Sb, Sc, Sd, afhængig af deres spiralarme.

Professor Marc Seigar, associeret dekan ved Swenson College of Science and Engineering ved University of Minnesota Duluth, og medforfatter af undersøgelsen, opdagede et forhold mellem det centrale sorte huls masse og tætheden af ​​en galakses spiralarme for næsten et årti siden.

Dr. Benjamin Davis og Prof Alister Graham, fra Swinburne's Center for Astrophysics and Supercomputing, ledet den nye forskning, der reviderede denne forbindelse mellem sort hulmasse og spiralarmsgeometri.

Efter omhyggelig analyse af en større prøve af galakser, afbilledet af en række rumteleskoper, forskerne observerede et uventet stærkt forhold, og en, der forudsiger sorte huller med lavere masse i galakser med åbne spiralarme (typerne Sc og Sd).

"Korrelationens styrke er konkurrencedygtig med, hvis ikke bedre end, alle vores andre metoder brugt til at forudsige sorte huls masser, " siger Dr Davis. "Enhver kan nu se på et billede af en spiralgalakse og straks måle, hvor massivt dets sorte hul skal være."

I betragtning af at det er galaksernes skiver, der er vært for spiralmønsteret, undersøgelsen fremhæver den dårligt kendte forbindelse mellem galakseskiver og sorte huller. I øvrigt, proceduren giver mulighed for forudsigelse af sorte hul-masser i rene skivegalakser uden stjernebule. "Dette indebærer, at sorte huller og skiverne i deres værtsgalakser skal udvikle sig sammen, " siger Dr Davis.

"Det er nu så nemt som" b, c' for at låse op for dette mysterium om vores univers og afsløre de sorte huls masser i spiralgalakser, " siger prof Graham.

"Vigtigt, forholdet vil også hjælpe med at søge efter den mistænkte, men mangler pt. befolkning af mellemmasse sorte huller med masser mellem 100 og 100, 000 gange massen af ​​vores sol. Svært at fastlægge, de har masser større end en enkelt stjerne, men er mindre end de supermassive sorte huller, der vokser til milliarder af gange vores sols masse i kæmpe galakser, " siger prof Graham.

Arbejder inden for det australske forskningsråds OzGrav Center for Excellence, astronomerne har til hensigt at jage disse undvigende sorte huller, og undersøge implikationer for produktionen af ​​gravitationsbølger:disse krusninger i stoffet af Einsteins rum-tid, som først blev annonceret af LIGO- og Jomfru-samarbejdet i 2016.