Moskva Riikliku Ülikooli astronoomid pakkusid välja uue viisi supermassiivsete mustade aukude massi hindamiseks väljaspool meie galaktikat.
Mustad augud on kosmilised kehad, milles gravitatsiooniline külgetõmme on nii suur, et isegi valgus ei pääse neist välja. Nende olemasolu tuleneb tänapäevasest gravitatsiooniteooriast - üldisest relatiivsusteooriast, mille asutaja oli Albert Einstein.
Hoolimata asjaolust, et looduslike mustade aukude olemasolu pole rangelt tõestatud, on astronoomidel põhjust arvata, et sellised objektid on olemas. Näiteks on nad korduvalt täheldanud nähtusi, millega kaasneb tohutu energia vabanemine, mida saab seletada ainult massiivsete mustade aukude vastasmõjuga neile langeva ümbritseva ainega. Sel juhul tekib aine hõõrdumise ja kuumutamise tõttu kiirgus, mis võimaldab kaudselt "näha" musta auku.
Kui akrediteerimist pole - mateeria langemine kosmosekehale selle tõmbejõu tõttu -, siis on musta augu olemasolu tundmine äärmiselt keeruline. Elena Seifina juhtimisel Moskva Riikliku Ülikooli Sternbergi Astronoomilise Instituudi teadlased hakkasid tundma selliste "seisvate" ülimassiivsete mustade aukude vastu väljaspool meie galaktikat ja pakkusid välja meetodi nende massi hindamiseks, isegi kui need vaevalt avalduvad. Uurimistulemused avaldatakse ajakirjas Astronomy and Astrophysics.
Kõik sai alguse sellest, kui astronoomid märkasid mitut galaktikast pärit helget. Neist ühte, Swift J1644 + 57, vaatasid 2011. aastal mitmed kosmosevaatluskeskused (RXTE, Swift ja Suzaku) röntgeni- ja gammavahemikus.
Algselt arvasid teadlased, et nad nägid gammakiirguse purunemist, mida on juba täheldatud kaugetes galaktikates. Tavaliselt kaob selliste rakettide emissioon siiski päeva või kahe pärast, sel juhul muutus plahvatus kahe päeva pärast veelgi heledamaks. Kokku täheldati haiguspuhangut kahe aasta jooksul, misjärel see välja läks.
Astronoomid hakkasid kahtlustama, et nad nägid loodete varisemist, mis lendab supermassiivsest mustast august (kolme gravitatsiooni raadiuses) väikese vahemaa tagant. Täht variseb tänu sellele, et raskusjõud erinevad tähe küljest musta augu lähedale ja kaugele küljele. Samal ajal ei lange selle aine kohe auku, vaid moodustab ajutise akretsioonketta, mis hakkab eredalt helendama, nagu võib näha Maal.
Varem vaatas Jelena Seifina sarnaseid tulesid, mis hõlmasid teadaolevaid objekte, mida peetakse mustadeks aukudeks, nii meie galaktika sees kui ka väljaspool ning uuris, kuidas muutub röntgenispektri kalle (kiirguse intensiivsuse sõltuvuse graafik sagedusest) heleduse suurenemise ajal.
Reklaamvideo:
Ta tuvastas spektris funktsioone, mis osutasid selgelt mustade aukude olemasolule. Astronoomid tegid ettepaneku, et kui sarnaste helkurite spektri kuju on sarnane, siis on ka neis toimuvad protsessid sarnased. Seetõttu põhjustab neid ka tähtede eraldamine mustade aukude poolt. See võimaldab avastada uusi objekte - mustade aukude kandidaate.
Astronoomid määravad juba täheldatud mustade aukude massi, hinnates nende ümber moodustuvate akretsiooniketaste maksimaalset heledust langevatest ainetest, eeldades, et ketas on saavutatud tasakaal elektromagnetilise kiirguse rõhu ja gravitatsioonijõudude vahel.
Tuntud objektide radade (spektraalkalde sõltuvus akretsioonikiirusest) võrdlemine uute ekstragalaktiliste rakettide jaoks saadud radadega võimaldas teadlastel "kaaluda" nähtamatuid mustaid auke. Uue seisvate mittegalaktiliste mustade aukude "kaalumise" uus meetod võimaldab kasutada andmeid teadaolevate galaktiliste objektide kohta, nagu näiteks tuntud objekt Cygnus X-1, mille keskel on must auk, mida astronoomid on juba pikka aega uurinud. Arvutused on näidanud, et puhangul on Swift J1644 + 57 tõepoolest seotud ülimassiivse musta auguga, mille mass on 7 × 106 päikesemassi.
Kui mustade aukude massi hindamiseks kasutati varasemaid ultraviolettkiirguse vaatlusi, siis uus meetod võimaldab meil piirduda röntgenikiirguse ulatusega.
Astronoomid loodavad, et uue meetodi mitmekülgsus aitab hinnata mitmesuguste galaktikaväliste objektide, näiteks Seyferti galaktikate tuumade jt, paljusid masse, kui traditsioonilised meetodid põhimõtteliselt ei toimi.
Põhineb Moskva Riikliku Ülikooli pressiteenistuse materjalidel
Autor: Aleksei Ponjatov
