Παρασκευή, 28 Νοεμβρίου 2014

Υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, πολύ βαρύτερες από ότι πιστευόταν


Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα στον πυρήνα του σπειροειδούς γαλαξία NGC 4151 έχει δημιουργήσει μια περίεργη δομή – φαίνεται εδώ σε μια σύνθετη φωτογραφία συνδυάζοντας εικόνες που ελήφθησαν από διαφορετικά τηλεσκόπια – Αστρονόμοι την έχουν βαφτίσει  «Το μάτι του Sauron»  Credit: NASA




Οι τεράστιες μαύρες τρύπες που παραμονεύουν στις «καρδιές» όλων των γαλαξιών είναι πολύ μεγαλύτερες από ό, τι οι αστρονόμοι είχαν φανταστεί, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια νέα μέθοδο για να μετρήσουν την απόσταση από τον ενεργό σπειροειδή γαλαξία NGC 4151 – του οποίου ο πυρήνας έχει βαπτιστεί το «Μάτι του Sauron» λόγω της ομοιότητάς του με τη δομή του της ταινίας «Άρχοντα των Δαχτυλιδιών«. Ο υπολογισμός αυτός τους έδωσε τη δυνατότητα να καθορίσει τη μάζα της μαύρης τρύπας του γαλαξία με μεγαλύτερη ακρίβεια – και τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά.

«Οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είναι 40 τοις εκατό «βαρύτερες» από όσο προηγουμένως νομίζαμε,» γράφει ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο Darach Watson, του Πανεπιστημίου Νιλς Μπορ της Κοπεγχάγης, (ΝΒ), όπως είπε σε μια δήλωση. «Αυτό αλλάζει ριζικά τους προσδιορισμούς των μαζών των μαύρων οπών.»

Οι προηγούμενες εκτιμήσεις της απόστασης από την κεντρική μαύρη τρύπα του NGC 4151 στηρίχθηκε σε μετρήσεις της μετατόπισης του χρώματος προς το ερυθρό – πώς τα μήκη κύματος του φωτός που επιμηκύνεται από την κίνηση ενός αντικειμένου μακριά από τους παρατηρητές πάνω στη Γη. Η τεχνική αυτή απέδωσε ανακριβή αποτελέσματα, με τις εκτιμήσεις να κυμαίνονται 13 εκατομμύρια έως 95 εκατομμύρια έτη φωτός, είπε ο Watson.

Όταν αέριο πέφτει προς τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία, το αέριο θερμαίνεται και εκπέμπει υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία με τη σειρά του θερμαίνει το «δαχτυλίδι» σε σχήμα σύννεφου σκόνης σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αυτό προκαλεί τη σκόνη να εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία.  Η χρονική διαφορά μεταξύ του «φωτός» από τη μαύρη τρύπα και το φως από το σύννεφο της σκόνης είναι 30 ημέρες.

Έτσι, η ομάδα μελέτης, με επικεφαλής τον Sebastian Hönig του Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον στην Αγγλία, δοκίμασε μια διαφορετική μέθοδο: Την γεωμετρία.



Παρατηρήσεις από επίγεια τηλεσκόπια έχουν αποκαλύψει ότι η χρονική καθυστέρηση μεταξύ της υπεριώδους και υπέρυθρης εκπομπής είναι 30 ημέρες. Επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι γνωστή, τον υπολογισμό της απόστασης μεταξύ της μαύρης τρύπας και του δακτυλίου της σκόνης είναι ένα σχετικά απλό ζήτημα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα δίδυμα τηλεσκόπια Keck στη Χαβάη για τη μέτρηση της γωνίας του δακτυλίου σκόνης που κάνει στον ουρανό. Μετά συνδυάζοντας το φως που συλλέγεται από τα δύο τηλεσκόπια, χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται συμβολομετρία. Η μέθοδος οδήγησε σε μια ανάλυση περίπου 100 φορές ευκρινέστερη από εκείνη που επιτυγχάνεται με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA, όπως είπαν οι ερευνητές.

Η ομάδα θα μπορούσε στη συνέχεια να υπολογίσει την απόσταση από το μάτι του Sauron, χρησιμοποιώντας τη γεωμετρία. Η απόσταση από τη μαύρη τρύπα στο δακτύλιο σκόνης σχηματίζει την βάση ενός ισοσκελούς τριγώνου, του οποίου τα σκέλη είναι η απόσταση από τη Γη σε κάθε πλευρά του δακτυλίου(?), με τη μια γωνία του τριγώνου να είναι γνωστή, η απόσταση του άλλο σκέλους» μπορεί να υπολογιστεί.

Η ομάδα υπολόγισε την απόσταση στο NGC 4151 είναι 62 εκατομμύρια έτη φωτός, με αβεβαιότητα μόλις 13,5 τοις εκατό. Αυτή η βελτιωμένη ακρίβεια θα βοηθήσει τους ερευνητές να εκτιμούν την πραγματική μάζα μιας υπερμεγέθους μαύρη τρύπα, είπε Watson.
«Οι υπολογισμοί της μάζας γιγαντιαίων μαύρων οπών στο κέντρο των γαλαξιών εξαρτάται από δύο βασικούς παράγοντες: την ταχύτητα περιστροφής των άστρων στο γαλαξία και πόσο μακριά είναι από η μαύρη τρύπα από τα αστέρια». «Η ταχύτητα περιστροφής μπορεί να παρατηρηθεί, και η απόσταση από τη μαύρη τρύπα έξω από το περιστρεφόμενο δίσκο των άστρων μπορεί πλέον να υπολογιστεί με ακρίβεια, χρησιμοποιώντας τη νέα αυτή μέθοδο.»

Οι αρχικές ενδείξεις δείχνουν ότι οι μάζες σε υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες έχουν υποτιμηθεί έως 40 τοις εκατό. Οι ερευνητές ελπίζουν να επεκτείνουν τις μετρήσεις τους και σε άλλους ενεργούς γαλαξίες. Η τεχνική αυτή θα μπορούσε τελικά να βοηθήσει τους αστρονόμους να κατανοήσουν καλύτερα το ρυθμό με τον οποίο το σύμπαν διαστέλλεται, όπως δήλωσαν τα μέλη της ομάδας μελέτης, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature.

Ηλίας Σιατούνης

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου