Alates 1970. aastatest on astronoomid mõistnud, et a Supermassiivne must auk (SMBH) asub selle keskel Linnutee galaktika . See must auk, mis asub Maast umbes 26 000 valgusaasta kaugusel Amburi ja Skorpioni tähtkuju vahel, on saanud tuntuks kui Ambur A* (Sgr A*). Selle objekti läbimõõt on 44 miljonit km, see on ligikaudu 4 miljonit korda suurem kui meie Päike ja avaldab tohutut gravitatsioonitõmmet.
Sellest ajast alates on astronoomid avastanud, et enamiku massiivsete galaktikate keskmes on SMBH-d, mis eristab neid, millel on Aktiivsed galaktilised tuumad (AGN) nendelt, kes seda ei tee. Kuid tänu a hiljutine uuring läbi viidud kasutades NASA Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskus , on astronoomid avastanud tõendeid sadade või isegi tuhandete mustade aukude kohta, mis asuvad Linnutee galaktika keskpunkti lähedal.
Uuring, mis kirjeldas nende tulemusi, avaldati hiljuti ajakirjasLooduspealkirja all ' Vaiksete röntgenikiirte kahendfailide tiheduspunkt galaktika keskses parsekis “. Uuringut juhtis Chuck Hailey, Pupini füüsikaprofessor ja ülikooli kaasdirektor. Columbia astrofüüsika labor (CAL) Columbia ülikoolis ja sealhulgas liikmed ülikoolist Instituto de Astrofísica Tšiili Pontificia Universidad Católicas ja Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskus .
Linnutee galaktika keskpunkt, mille röntgenikiirte binaarid on tiirutatud punasega, teised röntgeniallikad on kollasega ja Ambur A* on keskel sinisega. Autorid: NASA/CXC/Columbia Ülikool/C. Hailey et al.
Kasutades Chandra andmeid, otsis meeskond Sgr A* läheduses asuvaid musti auke sisaldavaid röntgenikiirte binaarfaile. Kokkuvõtteks võib öelda, et mustad augud ei ole nähtavas valguses tuvastatavad. Kuid tähega lähedasele orbiidile lukustatud mustad augud (või neutrontähed) tõmbavad oma kaaslastelt materjali, mis seejärel koguneb mustade aukude ketastele ja kuumeneb miljonite kraadideni.
Selle tulemuseks on röntgenikiirguse vabanemine, mida saab seejärel tuvastada, mistõttu neid süsteeme nimetatakse 'röntgenikiirte binaarideks'. Kasutades Chandra andmeid, otsis meeskond röntgenikiirgust allikatest, mis asusid umbes 12 valgusaasta kaugusel Sgr A*-st. Seejärel valisid nad allikad, mille röntgenispekter sarnaneb teadaolevate röntgenikiirte binaarfailide spektriga, mis kiirgavad suhteliselt suures koguses madala energiatarbega röntgenikiirgust.
Seda meetodit kasutades tuvastasid nad umbes kolme valgusaasta jooksul Sgr A* neliteist röntgenikiirte binaari, mis kõik sisaldasid tähemassiga musti auke (5–30 korda meie Päikese massist). Kaks neist allikatest olid varasemate uuringute käigus tuvastatud ja analüüsist välja jäetud, samas kui ülejäänud kaksteist (ülaloleval pildil punasega ümberringi) avastati äsja.
Teised allikad, mis toovad suhteliselt suures koguses suure energiaga röntgenikiirgust (märgitud kollasega), arvati olevat valgeid kääbusi sisaldavad binaarfailid. Hailey ja tema kolleegid jõudsid järeldusele, et suurem osa kümnest röntgenikiirte kahendfailist sisaldas tõenäoliselt musti auke, tuginedes nende varieeruvusele ja asjaolule, et nende röntgenikiirgus mitme aasta jooksul erines sellest, mida eeldatakse sisaldavate kahendfailide puhul. neutronitähed.
Kunstniku mulje musta augu binaarist, mis koosneb selle kaaslase musta augu materjalist. Krediit: ESO/L. Calçada
Arvestades, et Sgr A* ümber (arvestades selle kaugust Maast) on tõenäoliselt tuvastatavad ainult kõige eredamad musti auke sisaldavad röntgenikiirte binaarfailid, järeldasid Hailey ja tema kolleegid, et see tuvastamine viitab palju suurema populatsiooni olemasolule. Nende hinnangul võib Sgr A* ümber olla vähemalt 300 ja kuni tuhat tähemassiga musta auku.
Need leiud kinnitasid seda, mida galaktikate tähtede dünaamikat käsitlevad teoreetilised uuringud on varem näidanud. Nende uuringute kohaselt võib suur tähemassiga mustade aukude populatsioon (kuni 20 000) miljonite aastate jooksul sissepoole triivida ja koguneda SMBH ümber. Hailey ja tema kolleegide hiljutine analüüs oli aga esimene vaatlustõend mustade aukude kogunemise kohta Sgr A* lähedal.
Loomulikult tunnistavad autorid, et nende tuvastatud röntgenikiirgusele on ka teisi selgitusi. See hõlmab võimalust, et pooled nende vaadeldud allikatest on millisekundite pulsarid – väga kiiresti pöörlevad tugeva magnetväljaga neutrontähed. Kuid oma tähelepanekute põhjal pooldavad Hailey ja tema meeskond kindlalt musta augu seletust.
Lisaks on Columbia ülikooli Aleksei Generozovi (jt) poolt läbi viidud järeluuring pealkirjaga ' Musta augu röntgenikiirte binaaride üleküllus Galaktika keskuses loodete jäädvustamisest ” – näitas, et meie galaktika keskmes võib olla kuni 10 000 kuni 40 000 musta auku kahendfaili. Selle uuringu kohaselt oleksid need kahendfailid mustade aukude poolt kinni püütud kaaslaste tulemus.
Kunstniku mulje binaarsete mustade aukude ühinemisest. Krediit: LIGO/A. Simonnet.
Lisaks sellele, et see uuring paljastab palju tähtede dünaamika kohta meie galaktikas, mõjutab see ka tärkavat valdkonda. gravitatsioonilaine (GW) uuringud. Põhimõtteliselt, teades, kui palju musta auku galaktikate keskmes asub (mis perioodiliselt üksteisega ühinevad), saavad astronoomid paremini ennustada, kui palju gravitatsioonilainete sündmusi nendega seostatakse.
Sellest lähtuvalt saavad astronoomid luua ennustavaid mudeleid selle kohta, millal ja kuidas GW sündmused tõenäoliselt juhtuvad, ning teha kindlaks, millist rolli need võivad galaktika evolutsioonis mängida. Ja järgmise põlvkonna instrumentidega – nagu näiteks James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) ja ESA Kõrge energiaga astrofüüsika täiustatud teleskoop (ATHENA) – astronoomid suudavad täpselt kindlaks teha, kui palju musti auke meie galaktika keskme lähedal asub.
Lisalugemist: NASA