Для більшості людей, перспектива вимірювання точної маси гігантських космічних об'єктів, які подорожують у Всесвіті. здається нереальною. Але, після установки на півночі Чилі останньої антени радіотелескопа ALMA, що працює як з міліметровим, так і з субміліметровим діапазоном хвиль, ця задача стала цілком здійсненна. Антенне поле гіганта ALMA займає 16 кілометрів пустелі Атакама і об'єднує в своєму складі 66 антен. Всі вони працюють спільно, як один високоточний величезний телескоп. Однак визначити точну масу сверхгигантских чорних дір. знаходяться на відстанях в мільйони світлових років від Землі, завдання далеко не проста.
Де криються чорні діри?
Астрономи вже давно виявили, що такі космічні тіла, що володіють гігантською масою, таяться всередині ядер більшості галактик. Ці об'єкти утворювалися в результаті еволюції їх батьківських галактик. протягом довгих мільярдів років. І їх вивчення - пріоритетне завдання сучасної астрофізики. Чорні діри вносять великий внесок в процес утворення нових зірок. Вони, як будь-які живі об'єкти Всесвіту. поступово зростають і еволюціонують, роблячи істотний вплив на міжзоряне середовище. Існує кілька способів визначення маси цих громадин. Для вибору кожного з них проводиться оцінка певних критеріїв: віддаленості об'єкта, виду галактики і інших.
Монстр в Чумацькому Шляху
Наш Чумацький Шлях теж має в складі свого ядра сверхмассивную чорну діру. Вона була помічена в сузір'ї Стрільця. як потужне джерело радіохвиль. Астрономи, використовуючи неймовірно точні інфрачервоні телескопи, змогли відслідковувати траєкторії руху інших зірок навколо цієї точки, яка випромінює найпотужніші радіохвилі. В результаті таких досліджень, була визначена маса цієї чорної діри, що перевищує масу нашої зірки Сонце в 4 мільйони разів.
Чи можливо виміряти чорні діри в структурі ядер далеких галактик?
Вимірювання маси найближчого до Землі космічного монстра - завдання не таке й складна для сучасних астрофізиків. Адже знаходиться вона зовсім недалеко від наших земних обсерваторій - "всього" в 25 тисяч світлових років. Як щодо визначення розмірів і маси чорних дір. захованих в ядрах інших галактик. Вони настільки віддалені від Землі, що вимірювання швидкості обертання зірок в їх ядрах неможливо здійснити навіть із застосуванням інфрачервоних телескопів. Вчені намагаються такої спосіб: знаходять радіо-яскраві об'єкти мегамазери (квантові генератори, випромінюючі електромагнітні хвилі в сантиметровому діапазоні) і стежать за їх переміщенням навколо центру - чорної діри. Мегамазери виступають в ролі маяка, але, на жаль астрономів, вони є не у всіх галактиках.
Практикується і ще один спосіб: вивчення рух іонізованих газів всередині галактичних ядер. Існує алгоритм обчислення маси чорних дір на підставі швидкості руху таких газових хмар. Цей метод може застосовуватися тільки для вимірювання об'єктів, що знаходяться в еліптичних галактиках і абсолютно не підходить для визначення маси надмасивних чорних дір. зачаїлися в ядрах галактик спіральної форми. Можливість таких вимірів має тільки супергигантский телескоп ALMA.
Що дозволив дізнатися телескоп ALMA?
Спіральна галактика NGC 1097, що знаходиться від нас на відстані майже 45 мільйонів світлових років і розташована в сузір'ї південної півкулі Піч, недавно зацікавила групу вчених на чолі з Кіоко Оніші. Вони вивчили конфігурацію і швидкості руху навколо ядра молекул двох речовин: ціаністого водню (HCN), форміліума (НСО +). Потім, використовуючи комп'ютерні моделі, розроблені за допомогою телескопа ALMA, вони змогли переконатися в тому, що такі показники характерні для чорних дір вагою в 140 мільйонів сонячних мас. Виходить, що чорна діра галактики НГК 1097 - надмасивних. Вона в 35 разів більша за нашу, яка перебуває в Чумацькому Шляху.
Це дослідження було першим, проведеним за допомогою ALMA в галактиці форми спіраль, що має перемичку. Тепер астрофізики, використовуючи цю модель, зможуть виміряти і інші масивні космічні об'єкти. Ці дослідження допоможуть людству зрозуміти, як вони впливають один на одного і на інші космічні тіла.