За повечето хора перспективата за измерване на точната маса на гигантски космически обекти, пътуващи във Вселената, изглежда нереалистична. Но след инсталирането на северната част на Чили най-новата антена на радиотелескопа ALMA, която работи с милиметрови и субмилиметрови дължини на вълните, тази задача стана напълно осъществима. Антенното поле на гигантската ALMA заема 16 километра от пустинята Атакама и обединява 66 антени. Всички те работят заедно, като един голям прецизен телескоп. Определянето на точната маса на свръхгигантските черни дупки, разположени на разстояние от милиони светлинни години от повърхността на Земята, далеч не е просто.
Къде се крият черни дупки?
Астрономите отдавна са открили, че такива космически тела, притежаващи гигантска маса, са скрити в ядрата на повечето галактики. Тези обекти са формирани в резултат на еволюцията на техните домакински галактики, в продължение на дълги милиарди години. И тяхното изучаване е приоритетна задача на съвременната астрофизика. Черните дупки дават голям принос за формирането на нови звезди. Те, подобно на всички живи обекти на Вселената, постепенно растат и се развиват, като оказват значително въздействие върху междузвездната среда. Има няколко начина да се определи масата на тези хълмове. За да изберете всяка от тях, се оценяват определени критерии: разстоянието на обекта, вида на галактиката и други.
Чудовище в Млечния път
Нашата Млечен път също има супермасивна черна дупка в ядрото си. Тя е била видяна в съзвездието Стрелец, като мощен източник на радиовълни. Астрономите, използвайки невероятно точни инфрачервени телескопи, бяха в състояние да проследят траекториите на други звезди около тази точка, излъчвайки най-мощните радио вълни. В резултат на такива изследвания беше определена масата на тази черна дупка, която е 4 милиона пъти по-голяма от масата на нашата звезда - Слънцето.
Възможно ли е да се измери черните дупки в структурата на ядрата на далечните галактики?
Измерването на масата на най-близкото до Земята космическо чудовище не е толкова трудно за съвременните астрофизици. В крайна сметка, тя се намира много близо до нашите земни обсерватории - "само" 25 хиляди светлинни години. Какво ще кажете за определяне на размера и масата на черните дупки, скрити в ядрата на други галактики? Те са толкова далеч от Земята, че измерването на скоростта на въртене на звездите в ядрата им е невъзможно дори с използването на инфрачервени телескопи. Учените се опитват този метод: намират радио-ярки обекти от мега-преследвачи (квантови генератори, които излъчват електромагнитни вълни в сантиметровия диапазон) и гледат как се движат около центъра - черната дупка. Мегамасерите играят ролята на фар, но за съжаление за астрономите, те не са във всички галактики.
Друг метод също се практикува: изследване на движението на йонизирани газове в галактическите ядра. Съществува алгоритъм за изчисляване на масата на черните дупки въз основа на скоростта на движение на такива газови облаци. Този метод може да се използва само за измерване на обекти в елиптични галактики и е напълно неподходящ за определяне на масата на свръхмасивни черни дупки, скрити в ядрата на спираловидните галактики. Възможността за такива измервания има само супер-гигантският телескоп ALMA.
Какво е позволено да научите телескоп ALMA?
Спиралната галактика NGC 1097, която е почти на 45 милиона светлинни години отдалечена от нас и се намира в съзвездието на южното полукълбо Печ, напоследък се заинтересува от група учени начело с Киоко Ониши. Те изучават конфигурацията и скоростта на движение около ядрото на молекулите на две вещества: водороден цианид (HCN), формилий (HCO +). След това, използвайки компютърни модели, разработени с телескопа ALMA, те успяха да установят, че такива показатели са характерни за черни дупки с тегло 140 милиона слънчеви маси. Оказва се, че черната дупка на галактиката NGK 1097 е супермасивна. Тя е 35 пъти по-голяма от нашата, разположена в Млечния път.
Това проучване е първото, което се извършва с помощта на ALMA в спираловидно оформена галактика с джъмпер. Сега астрофизиката, използвайки този модел, ще може да измерва други масивни космически обекти. Тези изследвания ще помогнат на човечеството да разбере как те влияят един на друг и на други космически тела.
