Siitä lähtien, kun Jousimies A * löydettiin galaksiamme keskeltä, tähtitieteilijät ovat ymmärtäneet, että useimpien massiivisten galaksien ytimessä on supermassiivinen musta aukko (SMBH). Nämä todistavat näiden galaksien - jotka tunnetaan nimellä “Active Galatic Nuclei” (AGN) - ytimissä syntyvät voimakkaat sähkömagneettiset päästöt, joiden uskotaan aiheutuvan SMBH: hen keräävästä kaasusta ja pölystä.
Tähtitieteilijät ovat vuosikymmenien ajan tutkineet AGN: ien tuottamaa valoa selvittääkseen, kuinka suuret ja massiiviset heidän mustat aukonsa ovat. Tämä on ollut vaikeaa, koska tähän valoon kohdistuu Doppler-vaikutus, joka aiheuttaa sen spektriviivojen laajenemisen. Kiinan ja Yhdysvaltojen tutkijoiden kehittämän uuden mallin ansiosta tähtitieteilijät saattavat pystyä tutkimaan näitä laajakaista-alueita (BLR) ja tekemään tarkempia arvioita mustien reikien massasta.
Tutkimus, joka on "vuorovesien hajottamat pölyiset ryhmittymät aktiivisten galaktisten ytimien laajapäästöisten linjojen alkuperästä", ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä luonto. Tutkimusta johti Kiinan tiedeakatemian korkean energiafysiikan instituutin (IHEP) tutkija Jian-Min Wang Wyomingin yliopiston ja Nanjingin yliopiston avustamana.
Hajottaaksesi sen, SMBH: t tunnetaan kaasua ja pölyä ympäröivän toruksen avulla. Musta aukon painovoima kiihdyttää kaasun tässä toruksessa tuhansien kilometrien sekunnissa nopeuteen, mikä aiheuttaa sen kuumenemisen ja säteilyn lähettämisen eri aallonpituuksilla. Tämä energia lopulta ohitti koko ympäröivän galaksin, minkä avulla tähtitieteilijät voivat määrittää SMBH: n läsnäolon.
Kuten fysiikan ja tähtitieteen laitoksen UW-professori ja tutkimuksen avustaja Michael Brotherton selitti UW: n lehdistötiedotteessa:
"Ihmiset ajattelevat, että" se on musta aukko. Miksi se on niin kirkas? ”Musta reikä on edelleen tumma. Levyjen lämpötila saavuttaa niin korkeat lämpötilat, että ne lähettävät säteilyä sähkömagneettiselta spektriltä, joka sisältää gammasäteet, röntgensäteet, UV, infrapuna- ja radioaallot. Musta reikä ja sitä ympäröivä akkreditoiva kaasu, jota musta reikä ravitsee, on polttoaine, joka kytkee kvasarin päälle. "
Näiden valoisten alueiden tarkkailuongelma johtuu siitä, että niiden sisällä olevat kaasut liikkuvat niin nopeasti eri suuntiin. Kun poispäin (suhteessa meihin) siirtyvä kaasu siirtyy kohti spektrin punaista päätä, meitä kohti liikkuva kaasu siirtyy kohti sinistä päätä. Tämä johtaa laajakaista-alueeseen, jossa emittoidun valon spektri muuttuu enemmän kuin spiraali, mikä tekee tarkkojen lukemien hankkimisen vaikeaksi.
Tällä hetkellä SMBH: n massan mittaaminen aktiivisissa galaktisissa ytimissä perustuu ”kaikukarttaustekniikkaan”. Lyhyesti sanottuna tähän sisältyy tietokonemallien käyttäminen BLR: n symmetristen spektriviivojen tutkimiseksi ja niiden välisten aikaviiveiden mittaamiseen. Näiden linjojen uskotaan syntyvän kaasusta, joka on fotoionisoitu SMBH: n painovoiman avulla.
Koska laajoista päästöjohdoista ja BLR-yhdisteiden eri komponenteista on kuitenkin vähän ymmärrystä, tämä menetelmä aiheuttaa joitain epävarmuustekijöitä välillä 200–300%. "Yritämme saada yksityiskohtaisempia kysymyksiä spektrin laajakaista-alueista, jotka auttavat meitä diagnosoimaan mustan aukon massan", Brotherton sanoi. "Ihmiset eivät tiedä mistä nämä laajat päästöjohtoalueet ovat peräisin tai tämän kaasun luonne."
Sen sijaan tohtori Wangin johtama ryhmä hyväksyi uuden tyyppisen tietokonemallin, joka tarkasteli SMBH: ta ympäröivän kaasutoruksen dynamiikkaa. Tämä torus, heidän mukaansa, koostuisi erillisistä ainekokonaisuuksista, jotka musta aukko hajottaisi vuoroveden kautta, mikä johtaisi siihen, että osa kaasua virtaa siihen (alias nimeltään siihen) ja osa poistuu ulosvirtauksena.
Tämän perusteella he havaitsivat, että BLR: n päästöjohdoilla on kolme ominaisuutta - “epäsymmetria”, “muoto” ja “siirto”. Tutkittuaan erilaisia päästöjohtoja - sekä symmetrisiä että epäsymmetrisiä - he havaitsivat, että nämä kolme ominaisuutta olivat voimakkaasti riippuvaisia siitä, kuinka kirkkaat kaasun kohoumat olivat, minkä he tulkitsivat johtuvan liikkeen kulmasta toruksessa. Tai kuten tohtori Brotherton sanoi:
”Ehdotamme tapahtuu, että nämä pölyiset palat liikkuvat. Jotkut bang toisiinsa ja sulautuvat, ja muuttaa nopeutta. Ehkä he siirtyvät kvaasariin, missä musta aukko asuu. Osa klumpeista pyörii laajakaista-alueelta. Jotkut potkaistaan ulos. ”
Loppujen lopuksi heidän uusi malli ehdottaa, että vuorovesien hajotetut mustan aukon torusta aiheutuvat ainekokot voivat edustaa BLR-kaasun lähdettä. Verrattuna aikaisempiin malleihin, Dr. Wangin ja hänen kollegoidensa suunnittelema malli luo yhteyden eri keskeisten prosessien ja komponenttien välillä SMBH: n läheisyydessä. Näitä ovat mustan aukon, fotoionisoidun kaasun lähteen ja itse pölyisen toruksen syöttäminen.
Vaikka tämä tutkimus ei ratkaise kaikkia AGN: itä ympäröivää mysteeriä, se on tärkeä askel kohti tarkkaiden SMBH: n massaarvioiden saamista spektrinsa perusteella. Näistä tähtitieteilijät voisivat pystyä määrittämään tarkemmin, mikä rooli näillä mustilla reikillä oli suurten galaksien evoluutiossa.
Tutkimus tehtiin mahdolliseksi tuella, jota tarjosivat tieteen ja teknologian tutkimuksen ja kehityksen kansallinen avainohjelma ja raja-alueiden tieteiden avaintutkimusohjelma, joita molempia hallinnoi Kiinan tiedeakatemia.
