Gaura neagra supermasiva

Gaura neagră supermasivă din miezul galaxiei eliptice Messier 87 din constelația Fecioară . ^[1] Aceasta este prima imagine directă a unei găuri negre, creată de proiectul internațional Event Horizon Telescope , publicat pe 10 aprilie 2019 . ^[2]

O gaură neagră supermasivă sau supermasivă este cel mai mare tip de gaură neagră , cu o masă de milioane sau miliarde de ori mai mare decât a Soarelui. Se crede că aproape toate galaxiile , inclusiv propria noastră Căi Lactee , ^[3] conțin o gaură neagră supermasivă în centrul lor. ^{[4] [5]}

Caracteristici

Găurile negre supermasive au câteva proprietăți interesante care le disting de omologii lor mai mici:

• medie densitate , înțeleasă ca fiind raportul dintre masa găurii negre și volumul închis în orizontul de un supermasivă negru gaura, pot fi egale (pentru găuri negre de 1,36 x 10 ⁸ mase solare) , sau chiar mai mici decât cea a „apă (pentru găurile negre cu masă mai mare de 1,36 x 10 ⁸ mase solare). ^[6] De fapt, ținând cont că raza Schwarzschild a unui corp ceresc crește liniar cu masa sa și că volumul unui obiect sferic, cum ar fi o gaură neagră care nu se rotește, este proporțional cu cubul razei sale, deducem că densitatea unei găuri negre este invers proporțională cu pătratul masei sale: scade progresiv pe măsură ce mărimea sa crește; prin urmare găurile negre supermasive au densități mai mici decât cele mai mici.
• forțele mareelor , foarte intense în apropierea găurilor negre minore, sunt foarte slabe în apropierea celor supermasive: deoarece singularitatea gravitațională este atât de departe de orizontul evenimentelor , un ipotetic astronaut care călătorește spre centrul găurii negre nu ar experimenta forțe de maree semnificative , înainte de a pătrunde pe larg în el.

Formare

Sus: Impresia artistului despre o gaură neagră supermasivă care absoarbe materia de la o stea din apropiere. Partea de jos: imagini despre care se crede că arată o gaură neagră supermasivă devorând o stea din galaxia RXJ 1242-11 . Stânga: imagine cu raze X. Dreapta: imagine optică. ^[7]

Au fost formulate ipoteze diverse modele pentru a explica formarea găurilor negre de această dimensiune. Prima și cea mai evidentă este prin acumularea lentă și treptată a materiei, pornind de la o gaură neagră de dimensiuni stelare.

Un al doilea model consideră un nor mare de gaz care se prăbușește într-o stea relativistă de mărimea a sute de mase solare sau mai mult. ^[8] Această stea ar fi în curând instabilă la perturbațiile radiale datorate producției de perechi electroni-pozitroni în nucleul său și, prin urmare, s-ar putea prăbuși într-o gaură neagră fără a exploda într-o supernovă, care altfel ar emite o mare parte din masa sa, împiedicându-o astfel lăsând ca reziduu o gaură neagră supermasivă.

Un alt model consideră un grup stelar dens care suferă colaps, deoarece capacitatea negativă a căldurii sistemului duce dispersia vitezei către valori relativiste. ^[9]
O altă ipoteză este evoluția unei găuri negre primordiale produse din cauza presiunii externe în primele momente după Big Bang .

Dificultățile formării unei găuri negre supermasive rezidă în cantitatea enormă de materie, cu un moment unghiular scăzut, care trebuie condensat într-un volum mic. În mod normal, procesul de acumulare implică transferul către exterior a unei cantități de impuls unghiular și acest lucru pare a fi un factor limitativ la formarea găurii negre, cu tendința de a favoriza în schimb formarea discului de acumulare .

Pe baza cunoștințelor actuale, pare să existe un decalaj în distribuția statistică a maselor găurilor negre. De fapt, se cunosc găuri negre generate de prăbușirea unei stele care are mase de până la 33 de ori mai mari decât a soarelui; în timp ce valoarea minimă pentru o gaură supermasivă este de ordinul a sute de mii de mase solare: de aceea se pare că există un deficit de găuri negre de masă intermediară . Acest decalaj pare să sugereze un proces de formare diferit, deși unii autori ^[10] consideră că sursele de raze X ultra- luminoase (sau surse de raze X UltraLuminous) ar putea corespunde acestor obiecte de masă intermediare.

Difuzie

Se crede că multe galaxii, dacă nu toate, găzduiesc o gaură neagră supermasivă în centrul lor. Măsurătorile Doppler ale vitezei materiei, atât stelare, cât și gazoase, prezente în centrul galaxiilor din apropiere au dezvăluit mișcări de rotație foarte rapide, posibile doar cu o concentrație mare de materie în centru. În prezent, singurul obiect cunoscut care poate concentra suficientă materie într-un spațiu atât de mic este o gaură neagră. În galaxiile active mai îndepărtate, se suspectează că lățimea liniilor spectrale se corelează cu masa găurii negre centrale.

Dovezi spectaculoase cu privire la prezența uneia dintre aceste găuri negre cu masă extrem de mare în centrul galaxiei noastre au fost recent obținute urmărind direct orbita eliptică a unei stele, din a cărei perioadă masa găurii negre poate fi măsurată cu o precizie excelentă. .

Aceste găuri negre supermasive din centrul multor galaxii sunt suspectate de a fi „motorul” galaxiilor active precum galaxiile și quasarele Seyfert . Cu toate acestea, aceste găuri negre pot juca un rol important în dinamica sistemelor galactice și în multe alte cazuri, după cum arată și descoperirea recentă a corelației dintre masa găurii negre centrale și împrăștierea stelelor în umflătura a numeroase galaxii spirale.

Vederea artistului asupra unei găuri negre supermasive în centrul unei galaxii

În Calea Lactee

Orbite extrase de șase stele în jurul hipotezatei găuri negre supermasive în direcția Săgetătorului A * , în centrul Căii Lactee. ^[11]

Astronomii cred că galaxia noastră conține și o gaură neagră supermasivă în centrul său, în direcția sursei radio Sagetator A * , la 26.000 de ani lumină de sistemul solar ^[12] deoarece:

• Steaua S2 urmează o orbită eliptică cu o perioadă de 15,56 ± 0,35 ani la distanța medie de 134,6 UA (17 ore lumină). ^[13]
• Din mișcarea lui S2, masa obiectului este estimată la 4,1 milioane de mase solare. ^[14]
• Raza obiectului central trebuie să fie evident mai mică de 17 ore de lumină, altfel S2 s-ar ciocni sau ar fi sfâșiat de forțele mareelor. Măsurătorile recente ^[15] indică faptul că raza obiectului nu depășește 6,25 ore lumină, care este aproximativ raza orbitei lui Uranus.
• Doar o gaură neagră are o densitate suficientă pentru a depozita 4,1 milioane de mase solare într-un volum atât de mic. Institutul Max Planck de Fizică Extraterestră ^[16] și UCLA Galactic Center Group ^[17] au furnizat cele mai puternice dovezi că Sagetatorul A * este locul unei găuri negre supermasive, ^[12] pe baza datelor ESO ^[18] și a telescoapelor Keck . ^[19] Masa calculată este exact 4,1 milioane de mase solare, ^[20] egală cu aproximativ 8,2 × 10 ³⁶ kg.

Din galaxia noastră

Acum se crede foarte probabil că o gaură neagră supermasivă se află în centrul majorității galaxiilor. ^{[21] [22]} Corelația strânsă dintre masa găurii negre și dispersia vitezei în bulbul galactic, cunoscută sub numele de relația M-sigma, ^[23] sugerează că formarea galaxiei și a găurii negre la nivelul acesteia centru sunt conectate; ^[21] deși nu s-a furnizat încă o explicație detaliată a corelației dintre cele două evenimente. Se crede că gaura neagră și galaxia sa gazdă s-au dezvoltat împreună în perioada cuprinsă între 300 și 800 de milioane de ani de la Big Bang , trecând prin faza quasarului și caracteristicile sale conexe, deși modelele propuse diferă dacă a fost gaura neagră care a declanșat formarea galaxiei sau invers; dar nici o formare secvențială a celor două obiecte nu este exclusă. Natura încă necunoscută a materiei întunecate este o variabilă crucială în toate aceste modele. ^{[24] [25]}

Galaxia Andromeda din apropiere, situată la 2,5 milioane de ani lumină de noi, găzduiește în centrul său o gaură neagră cu o masă între 1,1 × 10 ⁸ și 2,3 × 10 ⁸ mase solare, mult mai mare decât cea a găurii negre centrale a Căii Lactee. . ^[26] Cea mai mare gaură neagră supermasivă din vecinătatea noastră pare a fi cea a M87 , la 53,5 milioane de ani lumină distanță, a cărei masă este estimată a fi (6,4 ± 0,5) × 10 ⁹ mase solare. ^{[27] [28]}

Se pare că unele galaxii, cum ar fi galaxia 0402 + 379, au două găuri negre în centru care interacționează între ele pentru a forma un sistem binar, despre care se crede că este rezultatul fuziunii a două galaxii. ^[29] În cazul unei coliziuni, acestea ar putea da naștere la unde gravitaționale puternice. Sistemul binar din OJ 287 conține una dintre cele mai masive găuri negre cunoscute, cu o masă estimată la 19 miliarde de mase solare. ^[30]

O gaură neagră supermasivă a fost descoperită recent în galaxia pitică Henize 2-10 , care nu are o proeminență centrală. Implicațiile precise ale acestei descoperiri asupra formării găurilor negre nu sunt încă pe deplin înțelese, dar pot indica faptul că se formează înaintea bulbului. ^[31]

La 28 martie 2011, s-a observat pentru prima dată lacerarea unei stele de dimensiuni medii de către o presupusă gaură neagră; sau cel puțin aceasta este cea mai acreditată interpretare a emisiei bruște de raze X detectată. ^[32]

Notă

Bibliografie

• Fulvio Melia, The Galactic Supermassive Black Hole , Princeton University Press, 2007, ISBN 978-0-691-13129-0 .

Alte proiecte

• Wikinews conține articolul Astronomia: cea mai masivă gaură neagră stelară observată vreodată , 22 octombrie 2007

linkuri externe

• Imagini ale găurilor negre supermasive ( JPG ), la chandra.harvard.edu .
• Imagini NASA cu găuri negre supermasive ( JPG ), la antwrp.gsfc.nasa.gov .
• Clip video ESO al stelei orbitante (533 KB MPEG Video)
• Centrul stelelor care orbitează masiv pe Calea Lactee se apropie de 17 ore de lumină ESO , 21 octombrie 2002
• Primele găuri negre au crescut rapid , pe universetoday.com .
• Imagini, animații și noi rezultate de la UCLA Galactic Center Group , pe astro.ucla.edu .

Deep Sky Objects Portal : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de obiecte non-stelare