Izraz 'supermasivna črna luknja' uporabljamo z nekakšno naključno poznanostjo. Toda ustavite se in pomislite, kaj v resnici so: pošastne, očarljive singularnosti, kjer so razumljeni zakoni fizike in kozmologije postavljeni na kolena. Območje, kjer je gravitacija tako močna, da ukrivi vse okoli sebe, vleče material – celo svetlobo – in včasih izpljune curke energije s skoraj svetlobno hitrostjo.
Šele pred kratkim smo dobili svojega prva slika ene od teh pošasti. Zdaj je Hubble ujel sliko a ogromna črna luknja (SMBH) ali kar bi lahko bilo del njegove sence.
SMBH je opredeljena kot črna luknja z milijoni do milijardami krat večjo maso od našega Sonca. So veliko večji od a zvezdna črna luknja . Vse črne luknje imajo svojo anatomijo z akrecijskim diskom plina in prahu, obzorjem dogodkov in singularnostjo v središču vsega.
Vtis tega umetnika prikazuje hitro vrtečo se supermasivno črno luknjo, obdano z akrecijskim diskom. Ta tanek disk iz vrtljivega materiala je sestavljen iz ostankov zvezde, podobne Soncu, ki so jo raztrgale plimske sile črne luknje. Zasluge slike: ESO
Nedavno je Hubble opazil nekaj, kar se zdi, da je senca prašnega obroča SMBH, vrženega v vesolje. Črna luknja je v IC 5063, relativno bližnji galaksiji Seyfert, ki je od Zemlje oddaljena le 156 milijonov svetlobnih let. IC 5063 znanstvenikom ni tuje; je že nekaj časa predmet študija.
Ko črna luknja potegne material k sebi, se material kopiči v akrecijski disk. Ta material se pregreje in ustvari ogromno svetlobe. Znanstveniki, ki delajo s Hubblom, menijo, da vsa ta svetloba udari v notranji prašni obroč tega SMBH, imenovan torus, ki je zakopan globoko v jedru. To ustvarja senco prašnega obroča pri IC 5063.
Nekaj svetlobe prehaja skozi vrzeli v obroču, kar ustvarja učinek, podoben sončnemu zahodu na delno oblačnem nebu tukaj na Zemlji. Ta svetloba prehaja skozi odprtine in ustvarja vidne žarke, imenovane krepuskularni žarki . Ti vidni žarki dajejo nekaj namigov o strukturi samega prašnega obroča.
Sončni žarki notri Nevada med sončnim zahodom. Zasluge slike: ExorcisioTe – lastno delo, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=71101650
Scenarij prahu je le ena možna razlaga. Ni mogoče videti notranjosti, da bi to potrdili. Če pa je pravilno, to pomeni, da ima notranji obroč prahu grudasto naravo.
Skupina astronomov pod vodstvom Petra Maksyma iz Centra za astrofiziko | Harvard & Smithsonian (CfA) sta preučevala sliko. Izsledili so svetlobne žarke nazaj do njihovega vira, za katerega se zdi, da je SMBH v središču galaksije. Ekipa je razvila druge scenarije, da bi razložila, kaj vidijo, a po njihovem mnenju je razlaga sence prahu črne luknje najmočnejša.
Svojo raziskavo so predstavili v novem prispevku z naslovom » Krepuskularni žarki iz močno nagnjenega aktivnega galaktičnega jedra v IC 5063 .” Maksym je glavni avtor, članek pa je objavljen v The Astrophysical Journal Letters.
Ta slika Hubblovega vesoljskega teleskopa srca bližnje aktivne galaksije IC 5063 razkriva mešanico svetlih žarkov in temnih senc, ki prihajajo iz gorečega jedra, doma supermasivne črne luknje. Astronomi domnevajo, da obroč prašnega materiala, ki obdaja črno luknjo, morda meče svojo senco v vesolje. Opazovanja sta 7. marca in 25. novembra 2019 posnela Hubblova kamera Wide Field 3 in Advanced Camera for Surveys.
ZASLUŽBE: NASA, ESA, STScI in W.P. Maksym (CfA)
'Najbolj sem navdušen nad idejo o senci torusa, ker je to res kul učinek, za katerega mislim, da ga še nismo videli na slikah, čeprav je bila hipoteza,' je dejal Maksym v izjava za javnost . »Znanstveno nam kaže nekaj, kar je težko – običajno nemogoče – videti neposredno. Vemo, da bi se ta pojav moral zgoditi, toda v tem primeru lahko vidimo učinke po vsej galaksiji. Poznavanje več o geometriji torusa bo imelo posledice za vse, ki poskušajo razumeti obnašanje supermasivnih črnih lukenj in njihovih okolij. Ko se galaksija razvija, jo oblikuje njena osrednja črna luknja.'
Kot svetlobnih stožcev glede na orientacijo galaksije je velik namig za vir žarkov in senc. Avtorji v svojem prispevku pišejo, da »Usmeritev bikonusa glede na galaktično ravnino kaže na presenetljivo možnost: če je presežek svetlobe pod svetlimi koti posledica odboja emisije AGN od razpršenega galaktičnega prahu, bi lahko bili temni žarki projicirani senca jedrskega prahu (morda torus), ki jo oddaja svetloba AGN.'
Dodajajo: »Temni in svetel vzorec je torej podoben »krepuskularnim žarkom«, ki jih vidimo v obliki vzorcev sončnih žarkov, ki jih oddajajo oblaki, ko Sonce zakriva obzorje.«
Torus deluje kot nekakšen lijak, ki usmerja padajoči material proti sami črni luknji. Če imajo Maksym in njegovi kolegi prav, to pomeni, da je sam torus tanek in ima v sebi vrzeli. Ne bi bil prvi.
Druga opazovanja z 'obsegovi, kot je rentgenski observatorij Chandra, so odkrila podobne toruse okoli drugih črnih lukenj, ki so puščale rentgenske žarke skozi luknje. Vprašanje, zakaj so luknje v torusu, je zaenkrat neodgovorjeno, vendar je to lahko posledica močne gravitacije SMBH, ki ukrivlja torus in ustvarja vrzeli.
'Možno je, da upogibanje ustvari dovolj velike vrzeli, da del svetlobe sije skozi, in ko se torus vrti, bi lahko žarki svetlobe prešli po galaksiji kot žarki svetilnika skozi meglo,' je dodal Maksym.
Te preproste, risankam podobne slike iz študije ponazarjajo štiri možne razlage za svetlobne žarke, ki prihajajo iz IC 5063. Raziskovalci menijo, da je Senca ukrivljenega torusa najverjetnejša razlaga. Zasluge za sliko: Maksym et al, 2020.
Sodobni observatoriji, kot je Hubble, ustvarjajo ogromno podatkov in slik. Včasih več, kot zmorejo znanstveniki. Znanstveno zanimanje za to sliko je spodbudila predana državljanska znanstvenica po imenu Judy Schmidt.
Schmidt je ljubiteljski astronom in umetnik v Modestu v Kaliforniji. Brska po Hubblovem arhivu in išče zanimive slike za delo, ki jih nato deli na Twitterju ( https://twitter.com/SpaceGeck ). Maksym je eden od njenih sledilcev, in ko je decembra 2019 objavila to sliko galaksije z njenimi krepuskularnimi žarki, ga je pritegnila.
Če pogledam to novo sliko IC5063 (iz Barth's Prop15444), poskušam ugotoviti, ali lahko naredim barvno sliko... hmm morda ne, ampak ali so ti stožci, ki jih naprezam, da bi videli, resnični, se sprašujem? ? pic.twitter.com/EtMSyhhTkj
— Judy Schmidt (@SpaceGeck) 2. december 2019
Schmidta še posebej zanimajo galaksije, kot je IC 5063 z aktivnimi jedri. Svetlobni žarki niso bili vidni, ko je sprva videla sliko. Pojavile so se šele, ko je začela delati s sliko in jo obdelovati. 'Nisem vedel, da so tam, in tudi po tem, ko sem ga obdelal, sem mežikal z očmi in se spraševal, ali vidim to, kar sem mislil, da vidim,' je dejal Schmidt.
'To je bilo nekaj, česar še nikoli nisem videla, in čeprav sem močno sumila, da gre za senčne žarke ali 'krepuskularne žarke', kot jih je poimenoval Peter, je enostavno pustiti domišljiji in željam prosto pot,' je pojasnila. . 'Mislil sem, da če se motim, me bo nekdo prizemljil.'
Schmidtovi sledilci na Twitterju so se vživeli v živahno razpravo o naravi svetlobnih žarkov. Takrat je vstopil Maksym. Že preučeval je Hubblove slike curkov črnih lukenj, zato se je odločil, da se bo s Schmidtovo podobo profesionalno ukvarjal in napisal prispevek.
Tako je bil častitljivi Hubblov vesoljski teleskop, tako star, kot je, začel uporabljati. Kljub temu, da so Hubble v zadnjih letih nadgradili modernejši in zmogljivejši teleskopi, ima še vedno bistre oči. Uporabil je svojo širokopoljno kamero 3 in napredno kamero za raziskave, da je pogledal v IC 5063 v bližnjem infrardečem območju. Bližnja infrardeča svetloba prodre skozi prah in razkrije več podrobnosti o strukturi galaksije.
STS61 je bila prva servisna misija vesoljskega teleskopa Hubble, ki jo je servisirala misija STS61. Hubble se nadaljuje, vendar ne bo več servisiran. Žalosten obraz. Zasluge: NASA
'Starejše slike s teleskopov na tleh so morda kazale namige o tovrstni strukturi, vendar je galaksija sama po sebi taka zmešnjava, da nikoli ne bi uganili, da se to dogaja brez Hubbla,' je pojasnil Maksym. 'Hubble ima ostre slike, je občutljiv na blede stvari in ima dovolj veliko vidno polje za sliko celotne galaksije.'
Maksym načrtuje nadaljevanje študija IC 5063 in upa, da si bo več raziskovalcev prizadevalo tudi za njegovo razumevanje.
'Želeli bomo nadaljevati z raziskovanjem in super bo, če bodo tudi drugi znanstveniki poskušali preizkusiti naše zaključke z novimi opazovanji in modeliranjem,' je dejal. 'To je projekt, ki samo prosi za nove podatke, ker sproža več vprašanj kot odgovorov.'
Več:
- Izjava za javnost: PRSTAN ZA PRAH ČRNE LUKNJE MORDA MEČE SENCE IZ SRCA GALAKSIJE
- Objavljena raziskava: Krepuskularni žarki iz močno nagnjenega aktivnega galaktičnega jedra v IC 5063
- Vesolje danes: Končno je tukaj. Prva slika črne luknje