În 1971, astronomii englezi Donald Lynden-Bell și Martin Rees au emis ipoteza că o gaură neagră supermasivă (SMBH) se află în centrul galaxiei noastre din Calea Lactee. Aceasta s-a bazat pe lucrul lor cu galaxii radio, care au arătat că cantitățile masive de energie radiate de aceste obiecte s-au datorat gazelor și materiei pe o gaură neagră din centrul lor.
Până în 1974, primele dovezi pentru acest SMBH au fost găsite atunci când astronomii au detectat o sursă radio masivă care venea din centrul galaxiei noastre. Această regiune, pe care au numit-o Săgetătorul A *, este de peste 10 milioane de ori mai masivă decât propriul nostru Soare. De la descoperirea sa, astronomii au găsit dovezi că există găuri negre supermasive în centrele majorității galaxiilor spiralate și eliptice din Universul observabil.
Descriere:
Găurile negre supermasive (SMBH) sunt distincte de găurile negre cu masă inferioară în mai multe moduri. Pentru început, deoarece SMBH au o masă mult mai mare decât găurile negre mai mici, acestea au și o densitate medie mai mică. Acest lucru se datorează faptului că, cu toate obiectele sferice, volumul este direct proporțional cu cubul razei, în timp ce densitatea minimă a unei găuri negre este invers proporțională cu pătratul masei.
În plus, forțele de maree din apropierea orizontului evenimentului sunt semnificativ mai slabe pentru găurile negre masive. Ca și în cazul densității, forța de maree pe un corp la orizontul evenimentului este invers proporțională cu pătratul masei. Ca atare, un obiect nu ar experimenta o forță mareă semnificativă până când nu a fost foarte adânc în gaura neagră.
Formare:
Modul în care se formează SMBH rămâne subiectul multor dezbateri academice. Astrofizicienii cred, în mare parte, că sunt rezultatul fuziunilor găurilor negre și al acumulării de materie. Dar de unde au apărut „semințele” (adică progenitorii) acestor găuri negre, este locul în care se află dezacordul. În prezent, cea mai evidentă ipoteză este că sunt rămășițele mai multor stele masive care au explodat, care s-au format prin acreția materiei în centrul galactic.
O altă teorie este aceea că, înainte de formarea primelor stele în galaxia noastră, un mare nor de gaz s-a prăbușit într-o „stea Qausi” care a devenit instabilă la perturbările radiale. S-a transformat apoi într-o gaură neagră de aproximativ 20 de mase solare, fără a fi nevoie de o explozie de supernova. De-a lungul timpului, a acumulat rapid o masă pentru a deveni o gaură neagră intermediară și apoi supermasivă.
În încă un alt model, un grup stelar dens a cunoscut prăbușirea miezului ca urmare a dispersiei vitezei în miezul său, care s-a întâmplat la viteze relativiste din cauza capacității de căldură negativă. În cele din urmă, există teoria că găurile negre primordiale ar fi putut fi produse direct prin presiune externă imediat după Big Bang. Aceste și alte teorii rămân deocamdată teoretice.
Săgetător A *:
Mai multe linii de dovezi indică existența unui SMBH în centrul galaxiei noastre. Deși nu s-au făcut observații directe asupra Săgetătorului A *, prezența sa a fost dedusă din influența pe care o are asupra obiectelor din jur. Cea mai notabilă dintre acestea este S2, o stea care circulă pe o orbită eliptică în jurul sursei de radio Sagetariu A *.
S2 are o perioadă orbitală de 15,2 ani și atinge o distanță minimă de 18 miliarde km (11,18 miliarde mi, 120 AU) de centrul obiectului central. Doar un obiect supermasiv ar putea da seama de acest lucru, deoarece nici o altă cauză nu poate fi percepută. Și din parametrii orbitali ai S2, astronomii au fost capabili să producă estimări cu privire la mărimea și masa obiectului.
De exemplu, mișcările S2s i-au determinat pe astronomi să calculeze că obiectul din centrul orbitei sale trebuie să aibă nu mai puțin de 4,1 milioane de mase solare (8,2 × 10 ³ tone; 9,04 × 10 ³ tone tone). Mai mult, raza acestui obiect ar trebui să fie mai mică de 120 AU, în caz contrar S2 s-ar ciocni cu acesta.
Cu toate acestea, cele mai bune dovezi până în prezent au fost furnizate în 2008 de către Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics și UCLAs Galactic Center Group. Folosind datele obținute pe o perioadă de 16 ani de către Telescopul foarte mare al ESO și Telescopul Keck, au putut să estimeze cu exactitate distanța până la centrul galaxiei noastre (27.000 de ani lumină de pe Pământ), ci și să urmărească orbitele stelelor. acolo cu o precizie imensă.
După cum a spus Reinhard Genzel, șeful echipei de la Institutul Max-Planck pentru Fizică Extraterestră:
“Fără îndoială, cel mai spectaculos aspect al studiului nostru pe termen lung este acela că a furnizat ceea ce este considerat a fi cea mai bună dovadă empirică că găurile negre supermasive există cu adevărat. Orbitele stelare din Centrul Galactic arată că concentrația de masă centrală de patru milioane de mase solare trebuie să fie o gaură neagră, dincolo de orice îndoială rezonabilă. "
Un alt indiciu al prezenței lui Săgetător A * a venit pe 5 ianuarie 2015, când NASA a raportat o flacără de raze X care se înregistrează din centrul galaxiei noastre. Pe baza lecturilor de la Observatorul de raze X Chandra, acestea au raportat emisii de 400 de ori mai luminoase decât de obicei. S-a crezut că acestea ar fi rezultatul unui asteroid care a căzut în gaura neagră sau prin încurcarea liniilor de câmp magnetic din gazul care curge în el.
Alte galaxii:
Astronomii au găsit, de asemenea, dovezi ale SMBH-urilor în centrul altor galaxii din cadrul Grupului Local și nu numai. Acestea includ galaxia Andromeda din apropiere (M31) și galaxia eliptică M32 și galaxia spirală îndepărtată NGC 4395. Aceasta se bazează pe faptul că stelele și norii de gaz din centrul acestor galaxii arată o creștere observabilă a vitezei.
O altă indicație este nucleele galactice active (AGN), în care periodic se detectează rafale masive de radio, cuptor cu microunde, infraroșu, optic, ultraviolet (ultraviolete), raze X și benzi cu raze gamma provenite din regiunile materiei reci (gaz și praf ) în centrul galaxiilor mai mari. În timp ce radiațiile nu provin de la găurile negre în sine, se crede că influența unui astfel de obiect masiv ar avea asupra materiei înconjurătoare.
Pe scurt, gazele și praful formează discuri de acumulare în centrul galaxiilor care orbitează găurile negre supermasive, alimentându-le treptat materia. Forța incredibilă a gravitației în această regiune comprimă materialul discului până când ajunge la milioane de grade kelvin, generând radiații luminoase și energie electromagnetică. De asemenea, o coroană de material fierbinte se formează deasupra discului de acumulare și poate împrăștia fotoni până la energiile cu raze X.
Interacțiunea dintre câmpul magnetic rotativ SMBH și discul de acumulare creează, de asemenea, jeturi magnetice puternice care dau foc materialului deasupra și de sub gaura neagră la viteze relativiste (adică la o fracțiune semnificativă a vitezei luminii). Aceste jeturi se pot extinde pe sute de mii de ani-lumină și reprezintă o a doua sursă potențială de radiații observate.
Când galaxia Andromeda se va contopi cu a noastră în câteva miliarde de ani, gaura neagră supermasivă care se află în centrul său se va contopi cu a noastră, producând una mult mai masivă și mai puternică. Această interacțiune este probabil să scoată mai multe stele din galaxia noastră combinată (producând stele necinstite) și, de asemenea, poate determina nucleul nostru galactic (care este în prezent inactiv) să devină activ din nou.
Studiul găurilor negre este încă la început. Și ceea ce am învățat în ultimele câteva decenii a fost atât interesant cât și uimitor. Indiferent dacă sunt cu masă inferioară sau supermasive, găurile negre sunt o parte integrantă a Universului nostru și joacă un rol activ în evoluția sa.
Cine știe ce vom găsi pe măsură ce privim mai adânc în Univers? Poate că într-o bună zi, tehnologia și multă îndrăzneală vor exista, astfel încât să putem încerca să se ridice sub vălul unui orizont de eveniment. Vă puteți imagina că se întâmplă?
Am scris multe articole interesante despre găurile negre aici la Space Magazine. Iată Dincolo de orice îndoială rezonabilă: Un găurit negru supraviețuitor trăiește în centrul galaxiei noastre, Echiul de raze X descoperă un orificiu negru supermasiv, cum cântărești o gaură neagră supermasivă? Ia-i temperatura și ce se întâmplă atunci când găurile negre super-masive se ciocnesc?
Astronomie Citește și câteva episoade relevante pe această temă. Iată episodul 18: găuri negre mari și mici și episodul 98: Quasars.
Mai multe pentru a explora: episodele din Astronomie Cast Quasars și găurile negre mari și mici.
surse:
- Wikipedia - Gaura Neagră Supermasivă
- NASA - găuri negre supermasive
- Universitatea Swinburne: Cosmos - Gaura Neagră Supermasivă
