Radioteleskopy ALMA zmierzyły masę czarnej dziury z niesłychanie dużą dokładnością

Supermasywne czarne dziury o wadze milionów czy miliardów mas Słońca dominują w centrach galaktyk. Aby określić ich rzeczywistą masę astronomowie muszą zmierzyć ich siłę grawitacyjną oddziałującą na gwiazdy i obłoki gazu krążącego wokół niej.

Zespół astronomów przy użyciu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zajrzał w serce pobliskiej galaktyki eliptycznej aby zbadać ruch dysku zimnego międzygwiezdnego gazu otaczającego czarną dziurę znajdującą się w jej centrum. Obserwacje te stanowią jeden z najbardziej dokładnych do tej pory pomiarów masy czarnej dziury spoza naszej galaktyki, co pomaga skonfigurować skalę dla tych kosmicznych potworów.

Aby tego dokonać zespół astronomów wykorzystał dane z ALMA do pomiaru prędkości tlenku węgla na orbicie wokół czarnej dziury w centrum NGC 1332, masywnej galaktyki eliptycznej znajdującej się w odległości około 73 mln lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Erydan. Obserwacje ALMA ukazują szczegóły dotyczące struktury tego dysku o średnicy 16 lat świetlnych. Z pomiarów rotacji dysku wynika, że “strefa wpływu” tej czarnej dziury ma promień 80 lat świetlnych, czyli na taką odległość sięga jej grawitacja.

W pobliżu centrum tego dysku ALMA obserwuje gaz poruszający się z prędkością ponad 500 km/s. Porównując te dane z symulacjami, astronomowie obliczyli, że czarna dziura wewnątrz NGC 1332 ma masę 660 milionów razy większą, niż nasze Słońce, +/- 10%. Owa czarna dziura jest 150 razy masywniejsza od tej znajdującej się w centrum naszej Drogi Mlecznej.

Dokładne obserwacje ALMA były o tyle istotne, że astronomowie musieli pamiętać, by uniknąć mylnych pomiarów czarnej dziury z oddziaływaniem grawitacyjnym innej materii, takiej jak gwiazdy, obłoki gazu międzygwiezdnego czy ciemnej materii, co stanowi większość ogólnej masy galaktyki. Astronomowie używają różnych technik, aby zmierzyć masę czarnej dziury. Wszystkie z nich jednak polegają na śledzeniu ruchu obiektów tak blisko czarnej dziury, jak to możliwe. Przy pomocy potężnego naziemnego teleskopu z optyką adaptywną, w Drodze Mlecznej można wykonać zdjęcie pojedynczej gwiazdy w pobliżu centrum galaktyki i dokładnie śledzić jej trajektorię w miarę upływu czasu. Niestety, współczesna technika nie pozwala na podobne obserwacje poszczególnych gwiazd w odległych galaktykach.

Aby dokonać podobnych pomiarów w innych galaktykach, astronomowie albo badają łączny ruch gwiazd w centralnym obszarze galaktyki, albo śledzą ruch dysków gazowych i mega-maserów - naturalnych kosmicznych radioźródeł. Poprzednie badania z naziemnych i komicznych teleskopów galaktyki NGC 1332 dały bardzo rozbieżne szacunki co do masy tej czarnej dziury. Wahały się one między 500 mln a 1,5 mld mas Słońca.

Źródło:
ALMA
Urania - Postępy Astronomii

Popularne posty z tego bloga

Słaby, odległy obiekt odkryty na krańcach Pasa Kuipera

Tajemnica, w jaki sposób czarne dziury łączą się i zderzają, zaczyna się wyjaśniać

Ostatni duży posiłek naszej czarnej dziury