Supermasywne czarne dziury ukrywają się w centrach galaktyk. Ich masy są milion czy nawet miliard razy większe od masy Słońca. Ustalenie jednak dokładnej masy czarnej dziury nie jest prostym zadaniem dla astronomów. Szczególnie jeśli zagadnienie dotyczy galaktyk spiralnych lub galaktyk spiralnych z poprzeczką.
Niedawno jednak astronomowie wyznaczyli masę czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki NGC 1097. NGC 1097 to galaktyka spiralna z poprzeczką oddalona od Ziemi o 45 milionów lat świetnych. Naukowcy ustalili, że masa obiektu jest 140 milionów razy większa od masy Słońca. Dla porównania w centrum Drogi Mlecznej znajduje się czarna dziura o masie kilku milionów mas Słońca. Zespół naukowców kierowany przez Kyoko Onishi z Graduate University for Advanced Studies w Japonii zmierzył rozkład oraz ruch w pobliżu centrum galaktyki dwóch rodzajów molekuł: cyjanowodoru (HCN) oraz formylium (HCO+). Obserwacje wykonano przy wykorzystaniu teleskopów ALMA (ang. Atacama Large Millimeter Array) zlokalizowanych w Chile. Otrzymane wyniki porównano z wieloma modelami matematycznym, z których każdy odpowiadał innej masie centralnej czarnej dziury. Dzięki dopasowaniu obserwacji do najlepszego z modeli udało się wyznaczyć masę czarnej dziury. Naukowcy opublikowali wyniki na łamach Astrophysical Journal.
Podobna technika została wykorzystana już wcześniej do wyznaczenia masy czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki NGC 4526. NGC 4526 jest galaktyką soczewkowatą, a NGC 1097 spiralną z poprzeczką powodująć, że obiekty różnią się własnościami. Wyniki najnowszych obserwacji wydają się pokazywać, że związek pomiędzy supermasywnymi czarnymi dziurami w centrach a galaktykami macierzystymi różni się w zależności o typu galaktyki. W związku z tym ważne jest, aby dobrze określać masy czarnych dziur w zależności od typów galaktyk.
Aktualnie astronomowie wykorzystują różne metody wyznaczania mas czarnych dziur w zależności o typu badanej galaktyki. W przypadku Drogi Mlecznej potężne teleskopy prowadzące obserwacje w zakresie optycznym i podczerwonym śledzą ruch gwiazd wokół naszej Galaktyki. Ta metoda nie nadaje się do odległych obiektów, gdyż wymaga dużej rozdzielczości kątowej obserwacji.
Badacze wykorzystują również obserwacje innych obiektów niż gwiazdy na przykład tak zwanych megamaserów, obiektów intensywnie emitujących promieniowanie radiowe i znajdujących się w pobliżu centrów niektórych galaktyk. Ta metoda nie sprawdziła się w przypadku Drogi Mlecznej, gdyż megamaserów nie zaobserwowano w tym przypadku.
Inna metoda polega na śledzeniu ruchu zjonizowanego gazu w zgrubieniu centralnym galaktyki. Ta metoda najlepiej sprawdza się w przypadku galaktyk eliptycznych.
Metoda wykorzystana przez astronomów analizujących obserwacje NGC 1097 jest nowatorska biorąc pod uwagę fakt wykorzystanie jej dla galaktyki spiralnej. Naukowcy mają nadzieję, że uda się ją również wykorzystać do wyznaczania mas czarnych dziur w innych galaktykach, obserwowanych przez ALMA.
Niedawno jednak astronomowie wyznaczyli masę czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki NGC 1097. NGC 1097 to galaktyka spiralna z poprzeczką oddalona od Ziemi o 45 milionów lat świetnych. Naukowcy ustalili, że masa obiektu jest 140 milionów razy większa od masy Słońca. Dla porównania w centrum Drogi Mlecznej znajduje się czarna dziura o masie kilku milionów mas Słońca. Zespół naukowców kierowany przez Kyoko Onishi z Graduate University for Advanced Studies w Japonii zmierzył rozkład oraz ruch w pobliżu centrum galaktyki dwóch rodzajów molekuł: cyjanowodoru (HCN) oraz formylium (HCO+). Obserwacje wykonano przy wykorzystaniu teleskopów ALMA (ang. Atacama Large Millimeter Array) zlokalizowanych w Chile. Otrzymane wyniki porównano z wieloma modelami matematycznym, z których każdy odpowiadał innej masie centralnej czarnej dziury. Dzięki dopasowaniu obserwacji do najlepszego z modeli udało się wyznaczyć masę czarnej dziury. Naukowcy opublikowali wyniki na łamach Astrophysical Journal.
Podobna technika została wykorzystana już wcześniej do wyznaczenia masy czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki NGC 4526. NGC 4526 jest galaktyką soczewkowatą, a NGC 1097 spiralną z poprzeczką powodująć, że obiekty różnią się własnościami. Wyniki najnowszych obserwacji wydają się pokazywać, że związek pomiędzy supermasywnymi czarnymi dziurami w centrach a galaktykami macierzystymi różni się w zależności o typu galaktyki. W związku z tym ważne jest, aby dobrze określać masy czarnych dziur w zależności od typów galaktyk.
Aktualnie astronomowie wykorzystują różne metody wyznaczania mas czarnych dziur w zależności o typu badanej galaktyki. W przypadku Drogi Mlecznej potężne teleskopy prowadzące obserwacje w zakresie optycznym i podczerwonym śledzą ruch gwiazd wokół naszej Galaktyki. Ta metoda nie nadaje się do odległych obiektów, gdyż wymaga dużej rozdzielczości kątowej obserwacji.
Badacze wykorzystują również obserwacje innych obiektów niż gwiazdy na przykład tak zwanych megamaserów, obiektów intensywnie emitujących promieniowanie radiowe i znajdujących się w pobliżu centrów niektórych galaktyk. Ta metoda nie sprawdziła się w przypadku Drogi Mlecznej, gdyż megamaserów nie zaobserwowano w tym przypadku.
Inna metoda polega na śledzeniu ruchu zjonizowanego gazu w zgrubieniu centralnym galaktyki. Ta metoda najlepiej sprawdza się w przypadku galaktyk eliptycznych.
Metoda wykorzystana przez astronomów analizujących obserwacje NGC 1097 jest nowatorska biorąc pod uwagę fakt wykorzystanie jej dla galaktyki spiralnej. Naukowcy mają nadzieję, że uda się ją również wykorzystać do wyznaczania mas czarnych dziur w innych galaktykach, obserwowanych przez ALMA.
Czytaj więcej:
- Oryginalny artykuł: http://adsabs.harvard.edu/abs/2015ApJ...806...39O
Źródło: Sciencedaily.com
Opracowanie: Alicja Wierzcholska
(Tekst ukazał się pierwotnie w serwisie edukacyjnym PTA Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
Na ilustracji: Centralny obszar NGC 1097 widzialny przez obserwatorium ALMA. Na ilustracji zaznaczono kolorami prędkość gazu HCN oraz nałożono obserwacje wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Kolor czerwony oznacza, że gaz oddala się od obserwatora, a fioletowy, że zbliża się. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. Onishi (SOKENDAI), NASA/ESA Hubble Space Telescope
