Daugumai žmonių perspektyva matuoti milžiniškų kosminių objektų, keliaujančių visatoje, masę atrodo nerealu. Tačiau, įdiegus Čilės šiaurę, nauja užduoties ALMA radijo teleskopo antena, kuri veikia tiek su milimetrų, tiek ir submillimetrų bangos ilgiais, tapo gana įmanoma. Milžiniško ALMA antenos laukas užima 16 kilometrų nuo Atakamos dykumos ir jungia 66 antenas. Jie visi dirba kartu, kaip vienas didelio tikslumo didžiulis teleskopas. Tačiau tikslios supergiantų juodųjų skylių masės, esančios milijonų šviesos metų atstumu nuo Žemės paviršiaus, nustatymas yra toli gražu ne paprastas.
Kur juodos skylės slypi?
Astronomai jau seniai atskleidė, kad tokie kosminiai kūnai, turintys milžinišką masę, yra paslėpti daugumos galaktikų branduoliuose. Šie objektai atsirado dėl savo šeimininkų galaktikų evoliucijos per ilgus milijardus metų. Ir jų studija yra prioritetinis šiuolaikinių astrofizikos uždavinys. Juodosios skylės labai padeda kurti naujas žvaigždes. Jie, kaip ir visi gyvi Visatos objektai, palaipsniui auga ir vystosi, turintys didelę įtaką tarpžvaigždinei terpei. Yra keletas būdų, kaip nustatyti šių svorio masę. Kiekvienam iš jų pasirinkti tam tikri kriterijai: objekto atstumas, galaktikos tipas ir kt.
Monstras Paukščių taku
Mūsų Paukščių takas taip pat turi pagrindinę juodąją skylę. Ji buvo matoma Žvaigždžių žvaigždėje, kaip galingu radijo bangų šaltiniu. Astronomai, naudodami neįtikėtinai tikslius infraraudonųjų spindulių teleskopus, galėjo stebėti kitų žvaigždžių trajektorijas aplink šį tašką, spinduliavę galingiausias radijo bangas. Tokių tyrimų rezultatu buvo nustatyta šios juodosios skylės masė, kuri yra 4 mln. Kartų didesnė už mūsų žvaigždės Saulės masę.
Ar galima matuoti juodas skyles tolimų galaktikų branduolių struktūroje?
Šiuolaikiniams astrofizikams nėra taip sunku išmatuoti artimiausio į Žemę artimiausio kosminio monstro masę. Galų gale, ji yra labai arti mūsų žemiškų observatorijų - „tik“ 25 tūkst. Šviesmečių. Kaip nustatyti kitų galaktikų branduoliuose paslėptų juodųjų skylučių dydį ir masę? Jie yra toli nuo Žemės, kad matuojant žvaigždžių rotacijos greitį jų šerdyse, netgi naudojant infraraudonuosius teleskopus, neįmanoma. Mokslininkai išbando šį metodą: rado ryškius mega-chaserio objektus (kvantinius generatorius, skleidžiančius elektromagnetines bangas centimetrų diapazone) ir žiūri, kaip jie juda aplink centrą - juodąją skylę. Megamasers vaidina švyturio vaidmenį, tačiau, deja, astronomams jie nėra visose galaktikose.
Taip pat taikomas kitas metodas: jonizuotų dujų judėjimo galaktikos branduoliuose tyrimas. Yra algoritmas juodųjų angų masės apskaičiavimui pagal tokių dujų debesų judėjimo greitį. Šis metodas gali būti naudojamas tik objektams matuoti elipsinėse galaktikose ir yra visiškai netinkamas nustatant supermazyvių juodųjų skylučių masę, paslėptas spiralės formos galaktikų branduoliuose. Tokių matavimų galimybė turi tik super-milžinišką teleskopą ALMA.
Ką leidžiama išmokti teleskopą ALMA?
Spiralinė galaktika NGC 1097, kuri yra beveik 45 milijonai šviesmečių nuo mūsų ir yra pietinėje pusrutulio žvaigždėje Pec, neseniai susidomėjo Kyoko Onishi vadovaujamų mokslininkų grupe. Jie tiria dviejų medžiagų: vandenilio cianido (HCN), formilio (HCO +) molekulių judėjimo aplink branduolį konfigūraciją ir greitį. Tada, naudojant kompiuterinius modelius, sukurtus su ALMA teleskopu, jie galėjo įsitikinti, kad tokie rodikliai būdingi juodosioms skylėms, sveriančioms 140 mln. Saulės masių. Pasirodo, kad juodoji NGK 1097 galaktikos skylė yra supermazinis. Ji yra 35 kartus didesnė nei mūsų, įsikūrusi Paukščių tako.
Šis tyrimas buvo pirmasis, atliktas naudojant ALMA spiralės formos galaktikoje su trumpikliu. Dabar astrofizika, naudodama šį modelį, galės matuoti kitus masinius erdvės objektus. Šie tyrimai padės žmonijai suprasti, kaip jie veikia vienas kitą ir kitus kosminius kūnus.
