Търсите черни дупки в галактики извън пътя

Черните дупки са странни зверове в космическия зоопарк. Те се предлагат в два "вида": звезден и свръхмасивна. Вече е добре известно, че повечето галактики имат много черни дупки със звездна маса, разпръснати навсякъде. Обикновено са създадени от смъртта на звезди при експлозии на свръхнови. Те понякога се срещат в двоични системи, където черна дупка и бяло джудже или някакъв друг тип звезда правят орбитален танц помежду си.

звездна маса черна дупка
Концепцията на художника за черна дупка със звездна маса (в синя) шапка вероятно се е образувала при срив на свръхмасивна звезда, захранваща се от материал, изхвърлен от близката звезда.ESA, НАСА и Феликс Мирабел)

Запознайте се с бегемотите

Най-големите черни дупки, свръхмасивите, са прибрани в сърцата на галактиките и съдържат масата от милиони или милиарди звезди. Те прекарват поне част от времето си, като се ровят на материали в непосредствените си квартали. Повечето от свръхмасивните черни дупки, за които астрономите знаят, са прибрани в галактики, които самите са свързани в струпвания. Най-големият открит досега има масата от 21 милиарда слънца и има съд в ядрото на галактика в Комаския клъстер. Комата е огромна конгломерация, която се намира на 336 милиона светлинни години от

Галактика Млечен път.

Комаският клъстер от галактики има една галактика с най-масивната черна дупка, откривана някога.
Сърцето на Комаския куп от галактики; една от галактиките съдържа най-масивната черна дупка, откривана някога. Това HST изображение разкрива галактики и кълбовидни клъстери, свързани с ядрото на клъстера.NASA / ESA / НИТ

Това не беше единственото голямо. Астрономите откриха и черна дупка със 17 милиарда слънчева маса, прегърната надолу в ядрото на галактика, наречена NGC 1600, която сама по себе си е в космическа затока, където съществуват само около 20 галактики. Тъй като повечето от наистина големите черни дупки живеят в "големите градове" (тоест в добре населени галактически клъстери), откривайки това един в галактическите пръчки казва на астрономите, че трябва да се е случило нещо странно, за да го създаде в тока си галактика.

Обединяване на галактики и натрупвания с черна дупка

И така, как една чудовищна черна дупка се прибира в галактически клъстер в малък град? Едно възможно обяснение е, че се е сляло с друга черна дупка в някакъв момент от далечното минало. В началото на историята на Вселената, галактически взаимодействия бяха много по-чести, изграждайки все по-големи от по-малки.

Сблъсъците на Галактика допринасят за образуването на свръхмасивни черни дупки. Това изображение на космическия телескоп Хъбъл показва сблъсък, наречен антени. По време на сблъсъка ще се образуват милиарди звезди и всяка централна черна дупка във всяка от сблъскващите се галактики може да се слее, за да образува все по-големи чудовища.NASA / ESA.STScI

Когато две галактики се слеят, не само техните звезди и газ и прах се смесват, но и централната им черна дупките (ако ги има и повечето галактики) мигрират към ядрото на новосформираните, по-масивни галактика. Там те орбитират помежду си, превръщайки се в това, което се нарича "двоична черна дупка". Всякакви звезди или облаци от газ и прах са в двойна опасност от гравитационното издърпване на тези черни дупки. Този материал обаче всъщност може да открадне инерцията от черните дупки (при условие, че не попадне право в тях). Когато това се случи, звездите избягат, оставяйки черните дупки с по-малко инерция. Те започват да се приближават по-близо и в крайна сметка те се сливат, за да създадат бехемотна черна дупка. Продължава да расте, като поглъща газ, изпълнен до сърцевината по време на сблъсъка.

Отглеждане на масивна черна дупка

И така, как черната дупка на NGC 1600 стана толкова масивна? Най-вероятното обяснение е, че в един момент от ранния си живот той е бил изключително гладен, което го е накарало да засмуква много газ и други материали.

Този огромен апетит може да обясни и защо приемащата галактика е в толкова малък струпване в сравнение с други супермасивни черни дупки в галактики в сърцата на много по-големи клъстери. NGC 1600 е най-голямата, най-масивната галактика в своята група. Освен това е три пъти по-ярка от която и да е от другите близки галактики. Тази огромна разлика в яркостта не е нещо, което астрономите са виждали в други групи.

По-голямата част от газа в галактиката се консумира отдавна, когато черната дупка пламна като блестящ квазар от потока на материал в него, който се нагрява в нажежена плазма. В съвременните времена централната черна дупка на NGC 1600 е сравнително тиха. Всъщност астрономите го нарекоха „спящ гигант“. Това обяснява защо тя не е била открита при по-ранни проучвания на галактиката. Астрономите се натъкнаха на това огромно чудовище, когато измерваха скоростите на близките звезди. Интензивното гравитационно поле на черната дупка влияе върху движенията и скоростите на звездите. След като астрономите успеят да измерят тези скорости, те могат да определят масата на черната дупка.

Как астрономите дори намират черна дупка?

Астрономите използваха специални инструменти в Обсерватория Близнаци на Хавай за изучаване на светлината, идваща от звездите в близост до черната дупка в NGC 1600. Някои от тези звезди обикалят черната дупка и това движение се появява в пръстов отпечатък на звездна светлина (наречен негов спектър). Други звезди имаха движения, които изглежда подсказват, че някога са се впускали твърде близо до черната дупка и са били гравитационно изхвърлени в по-малко или по-малка права линия от ядрото на галактиката. Това има смисъл оттогава Космически телескоп Хъбъл данните също показаха, че ядрото е много слабо. Бихте очаквали, че ако черната дупка хвърля звезди далеч от себе си. Възможно е ядрото на NGC 1600 да изхвърли достатъчно звезди, за да направи 40 милиарда слънца. Това казва на астрономите, че в сърцето на тази галактика е скрита доста мощна и масивна черна дупка, която се намира на около 209 милиона светлинни години от Земята.

Механизъм за поддръжка на инструменти за телескопи Gemini.
Инструментите, прикрепени към обсерваторията Близнаци, могат да бъдат използвани за изследване на пръстовите отпечатъци на светлината, която струи далеч от регионите около черните дупки, като тази в NGC 1600.Обсерватория Близнаци

Ключови заведения

  • Черните дупки съществуват в много галактики. Ядрата на спирали и елиптични обикновено съдържат супермасивни черни дупки.
  • Елиптичната галактика NGC 1600 има доста масивна черна дупка в сърцето си.
  • Астрономите работят, за да разберат защо тази галактика има такава масивна черна дупка.

Източници

  • „Изглед към гигантската елиптична галактика NGC 1600.“ HubbleSite - Телескопът - Hubble Essentials - За Едвин Хъбъл, hubblesite.org/image/3723/news.
  • Дънбар, Брайън. „Какво е черна дупка?“ НАСА, НАСА, 21 май 2015 г., www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html.
  • НАСА, НАСА, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes.