Przejdź do głównej zawartości

ALMA zagląda w „strefie oddziaływań” czarnej dziury

To, co dzieje się w czarnej dziurze, pozostaje w czarnej dziurze, jednak to, co ma miejsce w „strefie oddziaływań” czarnej dziury – najbardziej wewnętrznym obszarze galaktyki, w którym siła grawitacji czarnej dziury jest dominującą siłą – jest bardzo interesujące dla astronomów i może pomóc określić masę czarnej dziury oraz jej wpływ na sąsiedztwo galaktyczne.


Nowe badania wykonane za pomocą ALMA dostarczają niespotykanego widoku z bliska na rotujący dysk zimnego gazu międzygwiezdnego krążącego wokół supermasywnej czarnej dziury. Ów dysk znajduje się w centrum NGC 3258, masywnej galaktyki eliptycznej oddalonej o ok. 100 mln lat świetlnych od Ziemi. Na podstawie tych obserwacji zespół kierowany przez astronomów z Texas A&M University i University of California Irvine, określił, że ta czarna dziura ma masę 2,25 mld mas Słońca i jest najmasywniejszą czarną dziurą zmierzoną jak dotąd za pomocą ALMA.

Chociaż supermasywne czarne dziury mogą mieć masy od milionów do miliardów słońc, stanowią zaledwie niewielki ułamek masy całej galaktyki. Oddzielenie wpływu grawitacji czarnej dziury od gwiazd, gazu międzygwiezdnego i ciemnej materii w centrum galaktyki jest trudne i wymaga bardzo czułych obserwacji w fenomenalnie małych skałach.

„Obserwowanie ruchu orbitalnego materii znajdującej się możliwie najbliżej czarnej dziury jest niezwykle ważne do dokładnego określenia masy czarnej dziury. Nowe obserwacje NGC 3258 pokazują niesamowitą moc ALMA w zakresie mapowania rotacji gazowych dysków wokół supermasywnych czarnych dziur” – powiedział Benjamin Boizelle z Texas A&M University i główny autor badania opublikowanego w Astrophysical Journal.

Astronomowie wykorzystują różne metody do pomiaru mas czarnej dziury. W olbrzymich galaktykach eliptycznych większość pomiarów pochodzi z obserwacji ruchu orbitalnego gwiazd wokół czarnej dziury, wykonanego w zakresie widzialnym lub podczerwonym. Inna technika wykorzystuje naturalnie występujące masery wody w obłokach gazowych krążących wokół czarnych dziur, co zapewnia lepszą precyzję. Niestety masery te są rzadkością i są związane prawie wyłącznie z galaktykami spiralnymi o mniejszych czarnych dziurach.

W ciągu minionych kilku lat ALMA zaczęła korzystać z nowej metody badania czarnych dziur w olbrzymich galaktykach eliptycznych. Około 10% galaktyk eliptycznych posiada regularnie wirujące dyski zimnego, gęstego gazu. Dyski te posiadają gazowy tlenek węgla (CO), który można obserwować za pomocą radioteleskopów na falach milimetrowych.

Wykorzystując przesunięcie dopplerowskie emisji cząsteczek CO, astronomowie mogą mierzyć prędkości orbitujących obłoków gazu, a ALMA umożliwia obserwacje samych jąder galaktycznych, w których te prędkości są największe.

„Nasz zespół badał pobliskie galaktyki eliptyczne przy pomocy ALMA od kilku lat, poszukując i badając dyski gazu cząsteczkowego wirującego wokół olbrzymich czarnych dziur. NGC 3258 jest najlepszym celem, jaki znaleźliśmy, ponieważ jesteśmy w stanie śledzić rotację dysku bliżej czarnej dziury niż w jakiejkolwiek innej galaktyce” – powiedział Aaron Barth z UC Irvine, współautor opracowania.

Tak samo jak Ziemia okrąża Słońce szybciej niż Pluton, ponieważ doświadcza silniejszej grawitacji Słońca, tak wewnętrzne obszary dysku NGC 3258 krążą szybciej niż zewnętrzne części ze względu na grawitację czarnej dziury. Dane ALMA pokazują, że prędkość rotacji dysku wzrasta od 1 mln km/h na jego zewnętrznej krawędzi, ok. 500 lat świetlnych od czarnej dziury, do ponad 3 mln km/h w pobliżu centrum dysku, w odległości zaledwie 65 lat świetlnych od czarnej dziury.

Naukowcy określili masę czarnej dziury, modelując rotację dysku, uwzględniając dodatkową masę gwiazd w centralnym obszarze galaktyki i inne szczegóły, takie jak lekko zakrzywiony kształt dysku gazowego. Jasna detekcja szybkiej rotacji umożliwiła naukowcom określenie masy czarnej dziury z dokładnością lepszą niż 1%, chociaż szacują dodatkową systematyczną 12% niepewność pomiaru, ponieważ odległość do NGC 3258 nie jest dokładnie znana. Nawet uwzględniając niepewną odległość, jest to jeden z najbardziej precyzyjnych pomiarów masy czarnej dziury poza Drogą Mleczną.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…