“Космічна ехолокація” вперше розкрила масу та спін чорної діри

Масивна чорна діра “Ґарґантюа” зі стрічки Крістофера Нолана “Інтерстеллар”, 2014 р.

Астрофізикам з ЄКА вдалося використати відлуння пулюївських променів, які випромінює матерія на своєму шляху до безодні чорної діри, щоби вперше в історії побачити динаміку самої ґарґантюа.

Чорні діри створюють чимало складнощів для астрофізиків. Останні відчайдушно намагаються розкрити секрети цього екзотичного об’єкта, однак у їхніх руках практично не залишається традиційних інструментів: викривлення простору навколо чорних дір поглинає усе світло, що потрапляє на горизонт подій.

Інша активна чорна діра в центрі галактики M87 в пулюївському спектрі: знімок отримано космічною обсерваторією XMM-Newton. Джерело: ЄКА.

2019 рік подарував нам перший в історії знімок чорної діри, отриманий за допомогою Телескопа горизонту подій. Спільні зусилля вчених з усього світу та тисячі годин обробки даних на суперкомп’ютері дозволили нам побачити лише тінь на акреційному диску.

Поки гравітаційні обсерваторії збирають дані про зіткнення чорних дір з коливань простору-часу, традиційні астрономи вирішили звернути увагу на матерію, яка падає на одну конкретну чорну діру.

Під впливом сильної гравітації потоки газу та матерії прискорюються у напрямку горизонту подій та розігріваються, випромінюючи високоенергетичні фотони. Це випромінювання зіштовхується з газом довкола, виникає “відлуння” від повторного відбиття.

Що відбувається навколо чорної діри?

Дослідникам з космічної місії XMM-Newton вдалося відстежити ехо пулюївських променів довкола чорної діри в центрі активної галактики IRAS 13224–3809, яка лежить у сузір’ї Кентавра на відстані близько 1 мільярда світлових років від Землі.

Художнє зображення динаміки корони чорної діри. Джерело: ЄКА.

“Усі знають, як змінюється відлуння їхнього голосу у кімнаті та соборі. Це відбувається через геометрію та матеріали приміщень – через них звук відбивається та поводить себе по-різному,”

пояснює Вільям Альстон з Кембридзького університету, Великобританія, провідний автор нового дослідження.

“Схожим чином ми можемо спостерігати, як відлуння пулюївського випромінювання поширюється у безпосередній близькості від чорної діри, визначити геометрію області та стан скупчення матерії, перш ніж вона зникне у сингулярності. Це дещо нагадує космічну ехолокацію.”

Що ховається за словом “динаміка”? За словами Альстона та його колег, те, як саме рухається розжарений газ перед падінням у чорну діру, допомогло вченим визначити масу та спін чорної діри. А маса та спін – це ключ до розуміння поширення гравітації у космосі.

Вихор матерії, яку поглинає чорна діра, рухається до неї за спіраллю, формуючи акреційний диск. Над цим диском також перебуває шар надзвичайно “гарячих” електронів з температурою близько мільярда градусів. Поки дослідники були зосереджені на відбитті випромінювання у цьому регіоні задля встановлення його структури, вони також помітили дещо неочікуване. Корона з квантових частинок стрімко, впродовж днів, змінювала свій розмір.

Художнє зображення європейської космічної рентгенівської обсерваторії XMM-Newton. Джерело: ЄКА.

Альстон пояснює, що рух корони нагадує рух стелі у великому катедральному соборі: якщо її опустити або підняти, ехо від голосу буде відчутно змінюватися.

Так його команді вдалося відстежити рух світла та встановити, як змінювалася корона. Крім того, дослідники провели точніші розрахунки маси та спіну чорної діри IRAS 13224–3809.

На відміну від надмасивної чорної діри M87, IRAS 13224–3809 є недосяжною для Телескопа горизонту подій (ТГП), який використовує метод радіоінтерферометрії з наддовгою базою та може “бачити” лише найближчі надмасивні чорні діри. Тож метод дослідження, який використала команда Альстона має перевагу, адже його можна використовувати на сотнях чорних дір, які активно харчуються матерією.

Nat. Astron. (2020) doi: 10.1038/s41550-019-1002-x.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

36 Shares:
1 comment
  1. Ну то яка маса? У статті так і не написали.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також
Далі

Отримано чітке зображення найвіддаленішої галактики в історії спостережень

Нове зображення з космічного телескопа “Габбл” розкрило найвіддаленішу галактику, завдяки унікальному явищу на тканині простору-часу – гравітаційному лінзуванню.
Концепт вибуху біля астероїда Бенну
Далі

NASA планує використати ядерний заряд, щоби врятувати Землю від астероїда Бенну. Майже як у кіно.

Команда вчених з NASA, NNSA (Національна адміністрація з ядерної безпеки), Ліверморської національної лабораторії (LLNL) та Лос-Аламоської національної лабораторії розробили…