60-втора Astro News: Черни дупки Галор

Свръхмасивните черни дупки са зверове - те са трудни за наблюдение и измерване, но въпреки това влиянието им върху техните галактики-домакини е дълбоко. Прочетете най-новите открития на черната дупка.

Въпреки името си, свръхмасивните черни дупки са малки в сравнение с техните галактики. И все пак те обикновено имат маса от милиони или милиарди пъти по-голяма от масата на Слънцето, бълват всяка газ наблизо и изпомпват плазма, топлина и радиация на нива, които влияят на еволюцията на техните домакини. Все още се опитваме да разберем как тези черни дупки и техните приемни галактики се развиват през космическото време. Астрономите на срещата на Американското астрономическо общество във Вашингтон представиха някои скорошни открития, които ще променят нашето разбиране за това как свръхмасивните черни дупки влияят на галактиките, в които живеят.

Супермасивни черни дупки „претеглящи“

Измерването на масата на свръхмасивна черна дупка е по-трудно, отколкото бихте си помислили - не можете точно да я пуснете в скала. Астрономите също не могат да ги наблюдават директно в телескопите (поне, все още не). За сравнително близките галактики, в които са разположени черни дупки в техните ядра, астрономите могат да измерват движението на централните звезди и газ, за ​​да получат точна мярка на масата в тях, но на по-големи разстояния дори тези централни движения не могат да бъдат разрешени.

Така астрономите използват техника, наречена реверберационна карта . Черните дупки с газ, излъчващи светлина, непрекъснато се променят, в зависимост от това колко газ се захранва. Тази светлина отнема електрони от газ в далечни облаци, които излъчват собствена светлина при определени дължини на вълната. Наблюдавайки колко време отнема промяната, която се приближава към черната дупка, за да се измине към облаците, както и измервайки движенията на самите облаци, астрономите могат да прецизират точно масата на черната дупка, която облаците обикалят в орбита.

Представяне на художник от вътрешните участъци на свръхмасивна черна дупка и диска горещ газ, който попада вътре. Вмъкването показва, че когато газът в близост до черната дупка става повече или по-малко ярък (горен панел), газът в облаци, далеч от черния дупката реагира по същия начин, но се забавя от времето, което отнема светлина за пътуване до далечните облаци (дънен панел). Периодът от време, обхванат от тези две светлинни криви, е около шест месеца.
Nahks Tr'Ehnl (www.nahks.com) и Catherine Grier (Penn State) и сътрудничеството на SDSS

Тази спектроскопска техника се прилага най-вече за сравнително близките черни дупки, отчасти защото отнема много време за наблюдение, за да се получи единно измерване. Но сега Катрин Грийър (Пен Щат) и колегите му са използвали Проучването на цифровото небе Слоан, за да измерват по този начин маси от черни дупки до почти 8 милиарда светлинни години, когато Вселената е около половината от сегашната си възраст. Проектът, който започна през 2014 г. и събра 44 маси от черни дупки досега, все още продължава, като предстои още много. Голяма проба от черни дупки близо и далеч с точни маси ще помогне на Гриер и други да разберат как черните дупки са се развивали заедно с техните галактики.

Отмъщението на джуджетата Галактики

Дори джуджета галактики могат да изпитат гневната обратна връзка от супермасивни черни дупки. Известно е, че черните дупки с масата на милиони или милиарди слънца излъчват ветрове, струи и радиация, които могат да потушат образуването на звезди в техните галактики. Но джуджетата галактики имат централни черни дупки с по-малки маси и по-малко активност.

Саманта Пени (Университет в Портсмут, Обединеното кралство) и негови колеги наблюдават 69 галактики джуджета, които вече не образуват звезди, използвайки изследването на Картографирането на близките галактики в обсерваторията на Apache Point (MANGA). Повечето от тези мъртви джуджета живеят в многолюдна среда, където взаимодействията с други галактики изтеглят газ, образуващ звезди. Обаче изглежда, че шест галактики сами са спрели образуването на звезди благодарение на свръхмасивните черни дупки, които дебнат в техните ядра.

Спектрите на MANGA показват движенията на звезди и газ в цялата галактика, разкривайки знака на нагряване в галактически мащаб, задвижвано от свръхмасивни черни дупки. Това е първият път, когато обратната връзка е наблюдавана от такива малки черни дупки, докато точните маси не са известни, те вероятно са по-малко от милион слънчеви маси всеки.

Това съставено изображение показва една от галактиките джуджета, проучени от екипа до спирална галактика с размер Млечен път за сравнение. Галактиката джудже съдържа около 3 милиарда звезди, докато спиралната галактика съдържа около 300 милиарда. Вмъкването (горе вдясно) показва по-голямо изображение на галактиката джудже, покрита с някои от данните на MANGA за тази галактика, които разкриха ветровете от свръхмасивната черна дупка. По-тъмните лилави региони показват газ, нагряван от ветрове от централната черна дупка на галактиката. Тези ветрове нагряват газови облаци, които иначе биха образували звезди.
Саманта Пени (Университет в Портсмут) и сътрудничеството на SDSS

Празници и бури с черна дупка, два пъти

Астрономите са свидетели на черна дупка на хранителните навици, използвайки космическия телескоп Хъбъл и рентгеновата обсерватория Чандра. Джули Комерфорд (Университет в Колорадо, Боулдър) и колегите му публикуваха резултатите в Astrophysical Journal .

Астрономите се натъкнали на близката галактика SDSS J1354 + 1327, откривайки доказателства за две черни дупки burps, разделени на около 100 000 години. Свръхмасивните черни дупки се хранят с изблици, блестящ газ, който освобождава радиация, докато се върти навътре. Това лъчение осветява околността, като отнема електрони от неутрален газ.

В SDSS J1354 конус от йонизиран газ се простира на 30 000 светлинни години южно от центъра на галактиката, свидетелства за празник преди около 100 000 години. Ударна вълна на 3000 светлинни години северно от центъра на галактиката от черната дупка предполага по-скорошна закуска. Двете хранения вероятно бяха резултат от взаимодействия с близка спътникова галактика.

Изображение на галактиката SDSS J1354 + 1327, направено с космическия телескоп Хъбъл и рентгеновата обсерватория Чандра. Горната стрелка сочи към скорошно „изкълчване“ от свръхмасивната черна дупка; долната стрелка сочи към по-стара орис. Двете разрушения последваха пиршества на газ, откраднат от по-голямата спътникова галактика над нея.