Niektóre czarne dziury nie są czarne — a naukowcy odkryli 75,000 XNUMX najjaśniejszych

Kiedy umierają najbardziej masywne gwiazdy, zapadają się, tworząc jedne z najgęstszych obiektów znanych we wszechświecie: czarne dziury. Są to „najciemniejsze” obiekty we wszechświecie, ponieważ nawet światło nie może uciec przed ich niesamowicie silną grawitacją.

Z tego powodu niemożliwe jest bezpośrednie zobrazowanie czarnych dziur, co czyni je tajemniczymi i dość kłopotliwymi. Ale nasz nowe badania przetestował w warunkach drogowych sposób wykrywania niektórych z najbardziej żarłocznych czarnych dziur, ułatwiając znajdowanie ich głęboko w sercach odległych galaktyk.

Wbrew nazwie nie wszystkie czarne dziury są czarne. Podczas gdy czarne dziury występują w wielu różnych rozmiarach, największe z nich znajdują się w centrach galaktyk i wciąż rosną.

Te „supermasywne” czarne dziury mogą mieć masę do ok miliardów słońc. Czarna dziura w centrum naszej Drogi Mlecznej — zwana Sagittarius A*, której odkrycie otrzymało nagrodę im 2020 Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki– jest dość spokojny Ale nie dotyczy to wszystkich supermasywnych czarnych dziur.

Jeśli materia taka jak gaz, pył lub gwiazdy znajdzie się zbyt blisko czarnej dziury, zostanie wciągnięta przez ogromną siłę grawitacji. Gdy spada w kierunku czarnej dziury, nagrzewa się i staje się niewiarygodnie jasny.

Światło wytwarzane przez te „jasne czarne dziury” może obejmować całe spektrum elektromagnetyczne, od promieni rentgenowskich po fale radiowe. Inna nazwa jasnego czarne dziury w centrum galaktyk znajdują się „aktywne jądra galaktyczne” lub AGN. Mogą świecić biliony razy jaśniej niż słońce, a czasami mogą nawet przyćmić wszystkie gwiazdy w swojej galaktyce.

Najjaśniejsze czarne dziury

Trochę AGN gwałtownie wypluwa materię przez dżet, który pokonuje miliony kilometrów w kosmosie i może być widziany przez radioteleskopy. Inne wytwarzają „wiatry” w centrum galaktyki, zdolne do wypchnięcia dowolnego gazu (paliwa potrzebnego do powstania gwiazd) z galaktyki.

Przy tak niszczycielskich siłach w środku galaktyki astronomowie są pewni, że musi to mieć duży wpływ na samą galaktykę. Wiemy, że większość galaktyk jest powolna wyłączając ich procesy formowania się gwiazd, a AGN może być jednym z winowajców.

AGN może zatem nie tylko pomóc nam lepiej zrozumieć nieuchwytne czarne dziury, ale badanie ich uczy nas również o samych galaktykach.

Znalezienie jasnych czarnych dziur

W zależności od tego, ile czarna dziura „pożera”, w jakiej galaktyce się znajduje i pod jakim kątem ją widzimy, AGN mogą wyglądać bardzo różnie. Nawet patrząc na tę samą galaktykę, jeden astronom z teleskopem rentgenowskim może zobaczyć, jak się świeci i odkryć AGN, podczas gdy inny astronom używający radioteleskopu może nic nie zobaczyć, jeśli AGN nie wytwarza dżetów, które są widoczne w widmo radiowe.

Z tego powodu sądzono, że wszystkie są różnymi obiektami, ale patrząc na te same obiekty za pomocą różnych teleskopów, astronomowie odkryli, że mają wiele podobieństw i zdali sobie sprawę z korzyści wynikających z wykorzystania większej ilości widma elektromagnetycznego do ich znalezienia.

Względna jasność galaktyki w różnych częściach widma elektromagnetycznego nazywana jest „widmowym rozkładem energii”. Można to wykorzystać do zmierzenia, ile gwiazd znajduje się w galaktyce, ile mają lat, z czego są zbudowane i ile pyłu blokuje światło.

W naszych badaniach opublikowany in Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego, pokazujemy, że ta technika może być również wykorzystana do wykrycia AGN. Oznacza to, że możemy teraz mierzyć nie tylko właściwości i historię gwiazd w galaktyce, ale także jasność jej centralnej czarnej dziury.

To nie jest prosta rzecz. Różnica między światłem gwiazd a światłem z AGN jest niewiarygodnie subtelna, więc można pomylić młode gwiazdy z jasną czarną dziurą i odwrotnie.

W Australii byli astronomowie za pomocą australijskich teleskopów do tworzenia trójwymiarowych map galaktyk w określonych partiach nieba. Te mapy pozwalają nam przeszukiwać setki tysięcy galaktyk, obejmujących 3 miliardów lat historii, w poszukiwaniu możliwego AGN.

Stosując naszą nową metodę do 700,000 75,000 galaktyk, zidentyfikowaliśmy i określiliśmy ilościowo ponad 10 XNUMX AGN, aby zacząć rozumieć, w jaki sposób ich liczba ewoluowała w czasie i jak wpłynęły na galaktyki macierzyste. Astronomowie uważają, że liczba AGN we wszechświecie jest powiązana z ilością formowania się gwiazd, która, jak wiemy, była prawie dziesięciokrotnie większa około XNUMX miliardów lat temu. Ale dopóki nie będziemy pewni, że zidentyfikowaliśmy wszystkie AGN w czasie kosmicznym w próbkach naszej galaktyki, nie będziemy pewni.

W tej chwili społeczność astronomiczna wciąż z pasją debatuje nad naturą aktywnych czarnych dziur. Chociaż nie odpowiedzieliśmy jeszcze na pytania potrzebne do uspokojenia debaty, jesteśmy o krok bliżej do niezawodnego wykrywania tych fascynujących obiektów w galaktykach. A to ważny krok w kierunku rzucenia więcej światła na tajemnicę czarnych dziur.

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Kredytowych Image: NASA/CXC/CfA/R. Kraft i in., CC BY-SA

Źródło: https://singularityhub.com/2021/12/31/some-black-holes-are-anything-but-black-and-scientists-found-75000-of-the-brightest-ones/