Hledáte černé díry v mimozemských galaxiích

Černé díry jsou v kosmické zoo podivnými zvířaty. Přicházejí ve dvou „typech“: hvězdný a supermasivní. Nyní je dobře známo, že většina galaxií má rozptýleno mnoho černých děr ve hvězdné hmotnosti. Obvykle jsou vytvářeny smrtí hvězd při výbuchu supernovy. Někdy se vyskytují v binárních systémech, kde černá díra a bílý trpaslík nebo nějaký jiný typ hvězdy spolu dělají orbitální tanec.

hvězdná hmota černá díra
Umělecké pojetí černé hvězdy s hvězdnou hmotou (v modrém) klobouku se pravděpodobně vytvořilo, když se zhroutila supermasivní hvězda, která se živila materiálem vyhodeným blízkou hvězdou.ESA, NASA a Felix Mirabel)

Seznamte se s Behemothy

Největší černé díry, supermasivy, jsou zasunuty do srdcí galaxií a obsahují hmotu milionů nebo miliard hvězd. Nejméně nějaký čas tráví sekáním materiálu ve svých bezprostředních čtvrtích. Většina superhmotných černých děr, o nichž vědí astronomové, je ukrytá v galaxiích, které jsou samy seskupeny do shluků. Největší dosud nalezená má hmotnost 21 miliard sluncí a má soud v jádru galaxie v kómatu. Kóma je obrovská konglomerace, která leží 336 miliónů světelných let od

galaxie Mléčná dráha.

Kómatický klastr galaxií má jednu galaxii s nejmasivnější černou dírou, jaká byla kdy detekována.
Srdce kupy galaxií v kómatu; jedna z galaxií obsahuje nejmasivnější černou díru, jakou kdy byla nalezena. Tento obrázek HST odhaluje galaxie a kulové hvězdokupy spojené s jádrem klastru.NASA / ESA / STScI

To tam nebyl jediný velký. Astronomové také našli 17 miliardovou sluneční hmotu, černou díru ukrytou v jádru galaxie zvané NGC 1600, která sama je v kosmické spodní vodě, kde existuje pouze asi 20 galaxií. Protože většina opravdu velkých černých děr žije ve „velkých městech“ (tj. V dobře osídlených shlucích galaxií), je toto jeden z galaktických tyčinek říká astronomům, že se muselo stát něco divného, ​​aby se vytvořilo v jeho současném stavu galaxie.

Sloučení galaxií a sestavení černé díry

Jak se tedy v malé hvězdokupě galaxií ukryje černá díra monstra? Jedním z možných vysvětlení je to, že se spojilo s jinou černou dírou v určitém bodě vzdálené minulosti. Brzy v historii vesmíru, interakce galaxií byly mnohem běžnější a budovaly stále větší z menších.

Kolize galaxií přispívají k vytváření superhmotných černých děr. Tento snímek Hubbleova vesmírného dalekohledu ukazuje kolizi nazvanou Antény. V průběhu srážky se vytvoří miliardy hvězd a jakékoli centrální černé díry v každé ze srážejících se galaxií se mohou spojit a vytvářet stále větší monstra.NASA / ESA.STScI

Když se sloučí dvě galaxie, spojí se nejen jejich hvězdy a plyn a prach, ale také jejich centrální černá díry (pokud je mají a většina galaxií ano) migrují do jádra nově vytvořeného, ​​masivnějšího galaxie. Tam se obíhají jeden druhého a stávají se tím, čemu se říká „binární černá díra“. Hvězdy nebo mraky plynu a prachu jsou v důsledku gravitačního tahu těchto černých děr dvojnásobně ohroženy. Tento materiál však může čerpat hybnost z černých děr (za předpokladu, že do nich přímo nespadne). Když k tomu dojde, hvězdy uniknou a černé díry zanechají menší hybnost. Začnou se pohybovat blíže k sobě a nakonec se sloučí, aby vytvořili monstrózní černou díru. Po celou dobu srážky stále roste pohlcením plynu, který byl nalit k jádru.

Pěstování masivní černé díry

Jak se tedy černá díra NGC 1600 stala tak obrovskou? Nejpravděpodobnějším vysvětlením je, že byl velmi hladový v jednom okamžiku svého raného života, což vedlo k nasávání hodně plynu a jiného materiálu.

Tato velká chuť k jídlu může také vysvětlit, proč je hostitelská galaxie v tak malém shluku, ve srovnání s jinými superhmotnými černými dírami v galaxiích v srdcích mnohem větších shluků. NGC 1600 je největší a nejmasivnější galaxií ve své skupině. Je také třikrát jasnější než kterákoli jiná galaxie v okolí. Tento obrovský rozdíl v jasu není něco, co astronomové viděli v jiných skupinách.

Většina plynu z galaxie byla spotřebována už dávno, když černá díra vyhořela jako skvělý kvasar z materiálu proudícího do toho, který byl zahříván na zářící plazmu. V moderní době je centrální černá díra NGC 1600 relativně tichá. Ve skutečnosti to astronomové nazvali „spícím obrem“. To vysvětluje, proč to nebylo zjištěno v dřívějších studiích galaxie. Astronomové narazil na toto masivní monstrum, když měřili rychlosti blízkých hvězd. Intenzivní gravitační pole černé díry ovlivňuje pohyby a rychlosti hvězd. Jakmile astronomové dokázali tyto rychlosti změřit, mohli pak určit hmotnost černé díry.

Jak Astronomové dokonce najdou černou díru?

Astronomové používali speciální nástroje Observatoř Gemini v Hawai'i studovat světlo přicházející z hvězd poblíž černé díry v NGC 1600. Některé z těchto hvězd krouží po černé díře a ten pohyb se objevuje v otisk prstu hvězd (nazývaný jeho spektrum). Jiné hvězdy měly pohyby, které podle všeho naznačují, že se kdysi odvážily příliš blízko k černé díře a byly gravitačním způsobem odhozeny do více či méně přímé linie od jádra galaxie. Od té doby to dává smysl Hubbleův kosmický dalekohled data také ukázala, že jádro je velmi slabé. Čekali byste, že kdyby černá díra odhazovala hvězdy od sebe. Je možné, že jádro NGC 1600 vypustilo dost hvězd, aby vydělalo 40 miliard sluncí. To říká astronomům, že v srdci této galaxie, která leží asi 209 milionů světelných let od Země, je skrytá docela silná a masivní černá díra.

Mechanismus podpory přístrojů pro dalekohledy Gemini.
Nástroje připojené k observatoři Gemini lze použít ke studiu otisků prstů proudění světla pryč od oblastí kolem černých děr, jako je tomu v NGC 1600.Observatoř Gemini

Klíč s sebou

  • V mnoha galaxiích existují černé díry. Jádra spirál a eliptikálů obvykle obsahují supermasivní černé díry.
  • Eliptická galaxie NGC 1600 má v srdci poměrně velkou černou díru.
  • Astronomové se snaží pochopit, proč má tato galaxie tak obrovskou černou díru.

Zdroje

  • "Pohled na obří eliptickou galaxii NGC 1600." HubbleSite - The Telescope - Essentials Hubble - O společnosti Edwin Hubble, hubblesite.org/image/3723/news.
  • Dunbar, Briane. "Co je černá díra?" NASA, NASA, 21. května 2015, www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html.
  • NASA, NASA, science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes.