Спектроастрометрия: новый метод измерения массы сверхмассивных черных дыр

Спектроастрометрия: новый метод измерения массы сверхмассивных черных дыр

Группа исследователей из Института астрономии Макса Планка использовала измерения излучения, испускаемого газом вблизи сверхмассивной черной дыры квазара J2123-0050, для проверки спектроастрометрического метода. Это новая техника определения массы сверхмассивных черных дыр, которые могут существовать еще на заре нашей Вселенной.

Оценить массу сверхмассивных черных дыр внутри квазаров непросто, несмотря на то, что они являются одними из самых ярких объектов на небе. Теперь астрономы из Института астрономии Макса Планка под руководством Феликса Боско успешно протестировали новый метод определения их массы. Он называется спектроастрометрией и основан на измерении излучения, испускаемого газом в окрестностях сверхмассивных черных дыр.

Ионизированный газ вращается вокруг черной дыры со скоростью несколько тысяч километров в секунду, образуя так называемый аккреционный диск. Эта область называется Областью широких линий, поскольку газовое излучение видно в электромагнитных спектрах в виде спектральных линий, увеличенных из-за эффекта Доплера на этих очень высоких орбитальных скоростях.

Эту область непросто изучить, но спектроастрометрический метод позволяет определить скорость вращения газа и его расстояние от центра диска. Следовательно, это относительно простой и эффективный способ, а также с высокой чувствительностью для изучения окружающей среды, окружающей квазары и сверхмассивные черные дыры ранней Вселенной.

Схематическое изображение квазара. В центре находится сверхмассивная черная дыра, окруженная аккреционным диском из ионизированного газа, областью широких линий и тором пыли вокруг нее.

Спектроастрометрический метод позволяет определять массу сверхмассивных черных дыр в квазарах непосредственно из оптических спектров, полученных из наблюдений излучения, испускаемого небесным телом, без необходимости делать обширные предположения о пространственном распределении газа.

Читать еще:  Как работают квантовые компьютеры?

Если бы газ вокруг черной дыры находился в состоянии покоя, измерение спектральных линий в BLR (область широких линий, область вокруг центральной сверхмассивной черной дыры в галактике) всегда давало бы одну и ту же длину волны. Вместо этого газ движется по орбите: если смотреть со стороны, то одна сторона удаляется, а другая приближается. В результате измеренный спектральный сигнал смещается в сторону более коротких (синих) длин волн с одной стороны. С другой стороны, в сторону более длинных (красных) волн. Разница между этими двумя значениями длины волны, в зависимости от положения в BLR, определяет спектральный сигнал. По этому сигналу можно определить максимальное расстояние газовых облаков в BLR, наблюдаемых из центра квазара, и скорость газа. Следовательно, масса.

Существуют и другие методы, используемые для той же цели, но с гораздо большим количеством недостатков, чем этот. Например, спектроастрометрия особенно подходит для особо удаленных, т.е. очень старых, квазаров и сверхмассивных черных дыр.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector