Νέο σύστημα μέτρησης του «βάρους» των μελανών οπών, New Cosmic 'Scale' Could Weigh Distant Black Holes

An artist's impression of a black hole like the one weighed in this work, sitting in the core of a disk galaxy. The black-hole in NGC4526 weighs 450,000,000 times more than our own Sun. CREDIT: NASA/JPL-Caltech

Επιστήμονες του Νότιου Ευρωπαϊκού Παρατηρητηρίου (ESO) προτείνουν ένα νέο σύστημα μέτρησης της μάζας μιας μαύρης τρύπας.

Το πρόβλημα

The CARMA telescope located in the Inyo Mountains in Eastern California. The combination of large and small dishes helped the authors zoom in on the gas in the center of NGC 4526 CREDIT: Timothy A. Davis

Επειδή η απευθείας παρατήρηση μιας μελανής οπής δεν είναι είναι δυνατή, οι υπολογισμοί για το μέγεθός της γίνονται με έμμεσους τρόπους. Όμως αυτοί οι έμμεσοι τρόποι δεν είναι πάντα ικανοί να αποκαλύψουν στοιχεία για το μέγεθος μιας μαύρης τρύπας ειδικά όταν αυτή ανήκει στην κατηγορία των «υπερμεγέθων» μελανών οπών, δηλαδή εκείνων η μάζα των οποίων είναι δεκάδες ή και εκατοντάδες εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Είναι χαρακτηριστικό ότι, ενώ έχουν εντοπιστεί εκατοντάδες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι επιστήμονες έχουν καταφέρει να υπολογίσουν την μάζα παρά λίγων δεκάδων εξ αυτών.

Η λύση των σωματιδίων

Ο συνήθης τρόπος υπολογισμού της μάζας μιας μαύρης τρύπας είναι από την παρατήρηση της κίνησης των άστρων που βρίσκονται κοντά της. Οι ερευνητές υπολογίζουν την ταχύτητα με την οποία κινούνται τα άστρα που βρίσκονται πιο κοντά στην μαύρη τρύπα σε σχέση με εκείνη των άστρων που βρίσκονται πιο μακριά από αυτή. Με αυτόν τον τρόπο γίνεται ένας υπολογισμός της μάζας της μελανής οπής που δεν είναι ακριβής αλλά κατά προσέγγιση. 

Ο γαλαξίας NGC4526 στο κέντρο του οποίου βρίσκεται μια γιγάντια μαύρη τρύπα η μάζα της οποίας υπολογίστηκε με τη νέα μέθοδο. A Hubble Space telescope image of NGC 4526, overlaid with our molecular gas observations from CARMA. The black hole sits in the very center of the galaxy. CREDIT: NASA/ESA and Timothy A. Davis

Οι επιστήμονες του ESO προτείνουν τώρα τον εντοπισμό της ακτινοβολίας που εκπέμπουν οι πυκνές ψυχρές μάζες αερίων. Η ακτινοβολία αυτή μπορεί να εντοπιστεί με την μορφή ραδιοκυμάτων στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Η μέθοδος επικεντρώνει την προσοχή της στον εντοπισμό και χαρτογράφηση των μορίων του μονοξειδίου του άνθρακα. Η θέση και η κίνηση των μορίων σε σχέση με τη θέση της μαύρης τρύπας επιτρέπει τον υπολογισμό της μάζας της. Με αυτή τη μέθοδο οι ερευνητές κατάφεραν να υπολογίσουν την μάζα της μαύρης τρύπας που βρίσκεται στον γαλαξία NGC4526.

The ALMA telescope, currently under construction in the Atacama Desert of Chile. Using the power of this new telescope, this study predicts it should be possible to measure black-hole masses in hundreds of galaxies. CREDIT: ALMA, C. Padilla

Όπως διαπιστώθηκε, η μαύρη τρύπα του συγκεκριμένου γαλαξία έχει μάζα 450 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Με αυτή τη μέθοδο οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα υπολογίσουν την μάζα εκατοντάδων μελανών οπών πολλές εκ των οποίων βρίσκονται σε γειτονικούς μας γαλαξίες. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».