Úžasná skutečnost známá pouze v posledních několika desetiletích je, že každá velká galaxie ve vesmíru má ve svém srdci supermassivní černou díru. To bylo podezřelé v 80. letech a pozorování z Hubbleova vesmírného dalekohledu, který se nahlédl hluboko do jádra galaxií po celé obloze, to potvrdila. „Normální“ druhy černých děr vyrobených, když hvězdy explodují, se pohybují od pěti do asi 100násobku hmotnosti slunce, víceméně. Ale tyto centrální galaktické příšery jsou milionykrát masivnější a někteří se rozrostli na brodingnagianskou štít miliardy solárních hmot.
Mnoho záhad stále zůstává, samozřejmě, jako je jak se vytvořili na začátku historie vesmíruJak vyrostli tak humongous tak rychle a jakou roli hráli ve formaci hostitelské Galaxy. Ale jedna zvláštní otázka, která se u astronomů stále trápí, je: jaká je mezní hodnota velikosti galaxie, kde se tento trend zastaví? Jinými slovy, existuje nějaká dolní hranice, jak masivní může být galaxie, a stále obsahuje jednu z těchto zvířat?
Inklings odpovědi se objevují z překvapivého místa: studie vzácných hvězd pohybujících se naší vlastní galaxií při opravdu směšných rychlostech.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Kolem naší galaxie Mléčné dráhy je zvěřinec menších „trpasličích“ galaxií, některé tak malé a slabé, že potřebujete obrovské dalekohledy, abyste je mohli vidět vůbec. Ale dva jsou tak velké a blízko, že jsou viditelné pro neobezené oko z jižní polokoule: Velké a malé magellanské mraky.
The Velký magellanský cloud (LMC) je větší a blíž z nich a není jasné, zda má supermassivní černou díru (SMBH). Pokud tam existuje takový SMBH, musí to být klidné, což znamená, že se aktivně nekrmí hmotou. Jak materiál spadá směrem k takové černé díře, tvoří vířící disk přehřáté plazmy, který může zářit tak jasně, že zastíní všechny hvězdy v galaxii dohromady. V LMC není vidět žádná taková divoká luminiscence, takže nevíme, zda je tam SMBH a ne aktivně krmit nebo zda je LMC jednoduše bez SMBH.
Ale nedávná studie Publikováno v Astrofyzikální deník Nabízí silný důkaz, že SMBH leží ve středu LMC – založené na měřeních hvězdných pohybů v naší vlastní Mléčné dráze!
Studie se podívala na Hypervelocity hvězdyty, které křičí vesmírem rychlostí mnohem vyšší než hvězdy kolem nich. Některé z těchto hvězd se pohybují tak rychle, že dosáhly galaktické únikové rychlosti; Gravitace Mléčné dráhy je nemůže držet. V nadcházejících věcích budou zcela uprchnout z galaxie. A máme dobrý důvod se domnívat, že tyto útěkové hvězdy byly spuštěny SMBHS – ale jak?
Taková situace začíná binárním systémem a dvě hvězdy obíhají obíhající. Tyto systémy obsahují značné množství orbitální energie, součet kinetické energie obou hvězd – jejich energii pohybu – a jejich gravitační potenciální energii, množství energie uvolněné, pokud se mají přiblížit k sobě.
Pokud se binární hvězda přiblíží ke třetímu objektu, lze část této energie vyměnit. Jedna hvězda může být navázána na třetí objekt, například, zatímco druhá hvězda může získat kop do své kinetické energie a odhodit ji pryč. Množství kopu závisí částečně na gravitaci třetího objektu. Masivní černá díra má samozřejmě neuvěřitelně silné gravitační pole, které může hvězdnou hvězdu odfouknout vysokou rychlostí.
A myslím tím vysoký rychlost; Taková hvězda může být odhozena od černé díry rychlostí větší než 1 000 kilometrů za sekundu. S5-HVS1Například byla první potvrzená hvězda Hypervelocity a pohybuje se rychlostí více než 1700 kilometrů za sekundu. Neváhejte si chvilku absorbovat tuto skutečnost: celá hvězda byl vyhozen pryč z černé díry na více než šest milionů kilometrů za hodinu. Zúčastněné energie jsou děsivé.
V naší galaxii jsme viděli několik z těchto hvězd a pečlivá měření naznačují, že se vzdávají od středu Mléčné dráhy, což je docela přesvědčivý důkaz, že Střelec A*, SMBH našeho vlastního Mléčné dráhyje na vině.
Zdá se však, že ne všechny vysokorychlostní hvězdy, které byly detekovány, pocházejí z našeho galaktického centra. Naštěstí, Gaia, Bohužel nyní vyřazená evropská kosmická agentura astronomická observatořbyl navržen tak, aby získal extrémně přesné měření pozic, vzdáleností, barev a dalších charakteristik více než miliardy hvězd – včetně jejich rychlosti.
Na okraji Mléčné dráhy je 21 známých hvězd Hypervelocity. Použití fenomenálně vysoce přesných měření GAIA, Astronomové za novým výzkumem zkoumali 3D rychlosti hvězd vesmírem. Zjistili, že pět z nich má nejednoznačný původ, zatímco dva rozhodně pocházejí z Mléčného centra. Ze 14 zbývajících, tři jasně pocházejí ze směru LMC.
Trajektorie těchto hvězd efektivně ukazují zpět na svůj původ a na základě našich současných znalostí musí být původem supermasivní černou dírou. Ještě lepší, i když zbývajících 11 hvězdiček má trajektorie, které jsou konzistentní s původem Mléčné dráhy i LMC vědci zjistili, že pět je Pravděpodobnější Pocházet z naší domovské galaxie a dalších šest je pravděpodobnější, že pocházejí z LMC.
Mohlo by tedy být devět známých hypervelocitních hvězd, které se propadly naší galaxií, které byly vypuštěny supermassivní černou dírou v jiné galaxii.
Tým s použitím nějaké sofistikované matematiky zjistil, že nejpravděpodobnější hmota černé díry je asi 600 000krát větší hmotnost slunce. To není obrovské pro SMBH – je to velmi na spodním konci stupnice, ve skutečnosti – ale LMC je tedy malá galaxie, pouze asi 1 procenta hmoty Mléčné dráhy. Víme, že hmotnost černé díry má tendenci se měřítkem hmoty hostitelské galaxie (protože se tvoří společně a ovlivňují růst druhého), takže tato nižší hmota je s tím v souladu.
Pokud je to pravda, pak naše satelitní galaxie na nás střílí hvězdy! A může jich být ještě více, které by bylo nalezeno a vrhlo se skrz vesmír neviditelný Na druhé straně naší galaxieNebo tak daleko, že je obtížné najít a ještě těžší je studovat. A to vše nám pomáhá získat jasnější – ale stále docela mlhavé! – Sense, jak daleko do galaktického měřítka můžeme očekávat, že najdeme velké černé díry.
Černé díry jsou vtipné. Většina lidí by se obávala, že by se dostala do jednoho, stejně jako řada dalších hrůz, ale nyní můžete do tohoto seznamu přidat „museli se vyhýbat mezigalaktickým hvězdným kuličkám“.
