Obrázok centrálnej oblasti hviezdicovej galaxie M82. Obrazový kredit: NASA Kliknite pre zväčšenie
Vedci používajúci Rossi X-ray Timing Explorer NASA našli záhubnú hviezdu obiehajúcu okolo čiernej diery strednej veľkosti? teoretická kategória čiernej diery „medzi tým“, ktorá unikla potvrdeniu a frustrovala vedcov viac ako desať rokov.
S objavom hviezdy a jej orbitálnym obdobím sú vedci teraz o krok ďalej od merania hmotnosti takej čiernej diery, čo by pomohlo overiť jej existenciu. Obdobie a poloha hviezdy už zapadajú do hlavnej teórie o tom, ako by sa tieto čierne diery mohli tvoriť.
Tím vedený prof. Philipom Kaaretom z University of Iowa v Iowa City dnes oznámil tieto výsledky v Science Express. Výsledky sa objavia aj vo vydaní Science 27. januára.
"Túto inak obyčajnú hviezdu sme chytili v jedinečnej fáze jej vývoja, ku koncu jej života, keď sa nafúkla do fázy červeného obra," povedal Kaaret. "V dôsledku toho sa plyn z hviezdy rozlieva do čiernej diery, čo spôsobí, že sa rozsvieti celá oblasť." Toto je dobre preštudovaná oblasť oblohy a hviezdu sme si všimli s trochou šťastia a vytrvalosti. “
Čierna diera je predmet tak hustý as gravitačnou silou tak intenzívny, že nič, dokonca ani svetlo, nemôže uniknúť jeho ťahu raz za hranicu. Oblasť čiernych dier sa stáva viditeľnou, keď materiál padá do nej a zohreje sa na vysoké teploty. Toto svetlo sa vyžaruje skôr, ako hmota prekročí hranicu, ktorá sa nazýva horizont udalostí.
Naša galaxia je naplnená miliónmi čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou, z ktorých každá má hmotnosť niekoľkých slnečných lúčov. Tvoria sa z kolapsu veľmi masívnych hviezd. Väčšina galaxií má vo svojom jadre superhmotnú čiernu dieru obsahujúcu milióny až miliardy slnečných lúčov obmedzených na oblasť, ktorá nie je väčšia ako naša slnečná sústava. Vedci nevedia, ako sa tieto formy vytvárajú, ale pravdepodobne to znamená zrútenie obrovských množstiev pravekého plynu.
"V poslednom desaťročí niekoľko satelitov našlo dôkaz o novej triede čiernych dier, ktoré by mohli byť medzi 100 a 10 000 slnečných hmôt," povedal Dr. Jean Swank, vedec projektu Rossi Explorer v Goddardovom vesmírnom letovom centre NASA, Greenbelt. Md. „Diskutovalo sa o masách a o tom, ako sa tieto čierne diery vytvoria. Rossi poskytla nový nový pohľad. ““
Tieto podozrivé čierne diery strednej hmotnosti sa nazývajú ultra-žiariace röntgenové objekty, pretože sú jasným zdrojom röntgenového žiarenia. V skutočnosti sa väčšina týchto odhadov hmotnosti čiernych dier zakladala výlučne na výpočte toho, aký silný gravitačný tlak je potrebný na vytvorenie svetla danej intenzity.
Skupina Kaaret na Univerzite v Iowe, do ktorej patrí prof. Cornelia Lang a vysokoškolák Melanie Simet, vykonali meranie, ktoré sa dá použiť v rovnici na priamy výpočet hmotnosti. Pomocou priamej newtonovskej fyziky môžu vedci vypočítať hmotu objektu, keď poznajú orbitálne obdobie a rýchlosť menších objektov, ktoré sa okolo neho otáčajú.
„Zistili sme, že každých 62 dní došlo k nárastu a poklesu röntgenového svetla, pravdepodobne spôsobenému obežnou dráhou sprievodnej hviezdy okolo čiernej diery,“ povedal Simet. Rýchlosť sa však bude dať len ťažko určiť, pretože hviezda sa nachádza v takomto prostredí zahalenom prachom. Preto je pre optické a infračervené teleskopy ťažké pozorovať hviezdu a vykonávať výpočty rýchlosti. Zatiaľ je známe, že iba okružné obdobie je veľmi zjavné.?
Podozrenie na čiernu dieru so strednou hmotnosťou, ktorá je známa ako M82 X-1, je dobre preštudovaný ultraľahký röntgenový objekt v blízkom zhluku hviezd, ktorý obsahuje asi milión hviezd zabalených do oblasti vzdialenej iba asi 100 svetelných rokov. Vedúca teória navrhuje, že množstvo hviezdnych zrážok počas krátkeho obdobia v preplnenom regióne vytvorí gigantickú hviezdu s krátkou životnosťou, ktorá sa zhroutí do čiernej diery s hmotnosťou 1 000 solárnych hmôt. Klaster v blízkosti M82 X-1 má dostatočne hustú hustotu, aby vytvoril takú čiernu dieru. Žiadny normálny spoločník nedokázal poskytnúť dostatok paliva na to, aby M82 X-1 žiaril tak žiarivo. 62-dňové orbitálne obdobie však znamená, že spoločník musí mať veľmi nízku hustotu. To vyhovuje scenáru nafúknutej super obrie hviezdy strácajúcej hmoty rýchlosťou dostatočne vysokou na to, aby podporovala palivo M82 X-1.
"S týmto objavom orbitálnej periódy máme teraz konzistentný obraz o celom vývoji binárnej čiernej diery strednej hmotnosti," povedal Kaaret. „Bola vytvorená v„ super “hviezdokupe; čierna diera potom zachytila sprievodnú hviezdu; sprievodná hviezda sa vyvinula do obrovského štádia; a teraz to vidíme ako mimoriadne žiarivý röntgenový zdroj, pretože spoločnícka hviezda sa rozšírila a napája čiernu dieru. ““
Pôvodný zdroj: NASA News Release
