У астрономов появился новый способ измерения массы сверхмассивных черных дыр
AstroNews.ru - 08 Октября 2021 15:43:08
Даже самые сверхмассивные из сверхмассивных черных дыр не очень велики, что чрезвычайно затрудняет измерение их размеров. Однако недавно астрономы разработали новую методику, которая позволяет оценить массу черной дыры на основе движения горячего газа вокруг них - даже если сама черная дыра меньше одного пикселя.
Сверхмассивные черные дыры окружены тоннами перегретой плазмы. Эта плазма закручивается вокруг, образуя тор и аккреционный диск, материал которых постоянно подает в черную дыру. Из-за чрезвычайной силы тяжести этот газ движется невероятно быстро и ярко светится. Это тот свет, который мы идентифицируем как квазар, который можно увидеть со всех концов Вселенной.
Хотя квазары относительно легко обнаружить, гораздо сложнее количественно оценить свойства центральной черной дыры. Феликс Боско в тесном сотрудничестве с колегами впервые удалось продемонстрировать возможность прямого определения массы квазара с помощью метода, называемого спектроастрометрией.
Спектроастрометрия основана на наблюдении за областью вокруг черной дыры. Когда газ закручивается вокруг нее, часть его будет двигаться в нашем направлении, а часть - в обратном направлении. Часть газа, движущаяся к нам, будет окрашена в синий цвет, а часть, которая удаляется, станет более красной. Даже если центральная черная дыра и аккреционный диск слишком малы для разрешения, эту технику все же можно применить к более далеким регионам, и с помощью моделирования исследователи могут оценить массу.
"Разделяя спектральную и пространственную информацию в собранном свете, а также статистически моделируя измеренные данные, мы можем получить расстояния из размера намного менее одного пикселя от центра аккреционного диска", - объяснил Боско.
Команда успешно применила этот метод к J2123-0050, квазару, активному, когда Вселенной было всего 2,9 миллиарда лет. Они обнаружили, что центральная черная дыра весила 1,8 миллиарда солнечных масс. Однако для того, чтобы вывести эту технику на новый уровень и нацелиться на самые ранние квазары, потребуется несколько новых телескопов.
Джо Хеннави добавляет: "Благодаря значительно возросшей чувствительности Космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) и Чрезвычайно Большого телескопа (ELT, с диаметром основного зеркала 39 метров), который в настоящее время строится, мы скоро сможем определять массы квазаров с максимальными красными смещениями". Йорг-Уве Потт, который также возглавляет гейдельбергский проект ELT, MICADO, добавляет: "Опубликованное сейчас технико-экономическое обоснование поможет нам определить и подготовить наши запланированные исследовательские программы ELT".