För de flesta verkar utsikterna att mäta den exakta massan av jätte rymdobjekt som reser i universum orealistiska. Men efter att ha installerats i norra Chile den sista antennen i ALMA radioteleskopet, som arbetar med både millimeter och submillimeter våglängder, har denna uppgift blivit ganska hanterbar. Antennfältet på den jätte ALMA upptar 16 kilometer från Atacama-öknen och förenar 66 antenner. De arbetar tillsammans, som ett hög precision stort teleskop. Att bestämma den exakta massan av övertygande svarta hål belägna på avstånd av miljoner ljusår från jordens yta är emellertid långt ifrån enkel.
Var lurar svarta hål?
Astronomer har länge sedan uppenbarat att sådana kosmiska kroppar, som har en gigantisk massa, är dolda inuti kärnorna i de flesta galaxer. Dessa objekt bildades som ett resultat av utvecklingen av deras värdgalaxer, under långa miljarder år. Och deras studier är en prioriterad uppgift för modern astrofysik. Svarta hål gör ett stort bidrag till bildandet av nya stjärnor. De, liksom alla levande föremål i universum, växer gradvis och utvecklas, vilket har en betydande inverkan på det interstellära mediet. Det finns flera sätt att bestämma massan av dessa whopper. För att välja var och en av dem utvärderas vissa kriterier: objektets avstånd, typen av galax och andra.
Monster i Vintergatan
Våra Vintergatan har också ett supermassivt svart hål i kärnan. Hon sågs i konstellationen Skytten, som en kraftfull källa till radiovågor. Astronomer, som använde otroligt noggranna infraröda teleskop, kunde spåra andra stjärnors banor kring denna punkt och utstrålade de kraftfullaste radiovågorna. Som ett resultat av sådana studier bestämdes massan av detta svarta hål, vilket är 4 miljoner gånger massan av vår stjärna, solen.
Är det möjligt att mäta svarta hål i strukturen hos kärnorna i avlägsna galaxer?
Att mäta massan av det kosmiska monsteret närmast jorden är inte så svårt för moderna astrofysiker. Det ligger trots allt väldigt nära våra jordiska observatorier - "bara" 25 tusen ljusår. Vad sägs om att bestämma storleken och massan av svarta hål som är dolda i kärnorna i andra galaxer? De är så långt ifrån jorden att mäta snabbrörelsen av stjärnor i sina kärnor är omöjlig även med användning av infraröda teleskop. Forskare försöker med den här metoden: De finner radiobelysta föremål för mega-chasers (kvantgeneratorer som avger elektromagnetiska vågor i centimeterområdet) och ser dem flytta runt i mitten - det svarta hålet. Megamasers spelar rollen som en fyr, men tyvärr för astronomer är de inte i alla galaxer.
En annan metod utövas också: Studien av joniserade gasers rörelse i galaktiska kärnor. Det finns en algoritm för att beräkna massan av svarta hål baserat på rörelsehastigheten för sådana gasmoln. Denna metod kan endast användas för att mäta objekt i elliptiska galaxer och är helt olämpligt för att bestämma massan av supermassiva svarta hål som gömmer sig i kärnorna i spiralformade galaxer. Möjligheten för sådana mätningar har bara det superjättande teleskopet ALMA.
Vad lärde sig ALMA-teleskopet?
Spiralgalaxen NGC 1097, som är nästan 45 miljoner ljusår borta från oss och ligger i sydlig halvklotskonstellation Pec, blev nyligen intresserad av en grupp forskare som leds av Kyoko Onishi. De studerade konfigurationen och hastigheten på rörelsen runt kärnan i molekylerna av två ämnen: vätecyanid (HCN), formylium (HCO +). Sedan kunde de, med hjälp av datormodeller som utvecklats med ALMA-teleskopet, se till att sådana indikatorer är karakteristiska för svarta hål som väger 140 miljoner solmassor. Det visar sig att den svarta hålet i NGK 1097 galaxen är supermassiv. Det är 35 gånger större än vårt, som ligger i Vintergatan.
Denna studie var den första som utfördes med ALMA i en spiralformad galax med en hoppare. Nu kommer astrofysik, med hjälp av denna modell, att kunna mäta andra massiva rymdobjekt. Dessa studier kommer att hjälpa mänskligheten att förstå hur de påverkar varandra och andra kosmiska kroppar.
