Odkrili črne luknje, ki se vrtijo hitreje, kot so pričakovali
Znanstveniki so s pomočjo novih opazovanj odkrili, da se nekatere super velike črne luknje vrtijo hitreje, kot so predvidevali obstoječi modeli nastanka in evolucije vesolja. S temi ugotovitvami se odpirajo nova vprašanja o tem, kako so se te kozmične strukture oblikovale in razvijale v zadnjih sedmih milijardah let.
Ekipa raziskovalcev, ki je sodelovala pri projektu Sloan Digital Sky Survey (SDSS), je ugotovila, da se nekateri objekti vrtijo prehitro, da bi bili zgolj produkt združevanja galaksij. Znanstveniki so namreč doslej domnevali, da rast super velikih črnih lukenj temelji na združevanju vse večjih in večjih črnih lukenj, do katerega prihaja pri trkih galaksij, piše Space.com. Vendar pa rezultati nove študije nakazujejo, da lahko na ta proces vpliva tudi neprekinjeno kopičenje snovi, kot sta plin in prah, ki se ob padanju proti obzorju dogodkov vrti in tako povečuje vrtilno količino same črne luknje.
„Preučevali smo velikanske črne luknje v središču galaksij od danes do obdobja pred sedmimi milijardami let, “ je dejal Logan Fries z Univerze v Connecticutu, „nepričakovana hitrost vrtenja pa kaže, da morajo ti objekti rasti tudi na drugačen način, ne le skozi združevanje galaksij.“
Merjenje vrtenja je izjemno zahtevno
Kljub velikim masam in gravitacijski moči super velikih črnih lukenj je njihovo vrtenje zelo težko določiti. Kot je pojasnil Jonathan Trump, raziskovalec na Univerzi v Connecticutu, je največji izziv ločiti vrtenje same črne luknje od vrtenja akrecijskega diska – okoliškega obroča plina in prahu, ki jo obdaja. Ključno vlogo pri meritvah igra analiza najglobljih delov tega akrecijskega diska, kjer plin neposredno pada proti obzorju dogodkov in kjer lahko vrtilna količina črne luknje povzroči opazne spremembe v spektru sevanja.
Spektroskopske meritve, izvedene v okviru SDSS Reverberation Mapping, so omogočile natančno določanje mase in strukture akrecijskih diskov pri stotinah supermasivnih črnih lukenj. S pomočjo teh podatkov so znanstveniki uspeli razbrati premike v valovnih dolžinah svetlobe, ki razkrivajo, kako hitro se posamezna črna luknja vrti.
Fosilni zapis kozmične zgodovine
Ena izmed ključnih ugotovitev raziskave je bila, da vrtilna količina črnih lukenj odraža njihovo prehrano skozi milijarde let. „Ta pristop imenujem ‘arheologija črne luknje’, ker omogoča vpogled v njeno zgodovino rasti,“ je dejal Fries. „Ko pogledate vrtenje črne luknje, pravzaprav gledate njen fosilni zapis.“
Znanstveniki so primerjali izmerjene hitrosti vrtenja z napovedmi obstoječih modelov. Ti modeli predpostavljajo, da se super velike črne luknje večinoma razvijajo prek združevanja manjših črnih lukenj, ki nastanejo pri trkih galaksij. V tem procesu bi se hitrosti vrtenja morale uravnotežiti, saj združevanje objektov z različnimi orientacijami zmanjšuje skupno vrtilno količino. Kljub temu so meritve pokazale, da se črne luknje v bolj oddaljenih galaksijah vrtijo hitreje kot tiste v lokalnem vesolju, kar pomeni, da bi se njihovo vrtenje lahko sčasoma povečevalo postopoma.
Ključna vloga vesoljskega teleskopa James Webb
Za dodatno preverjanje teh ugotovitev bi lahko znanstveniki uporabili podatke, ki jih zbira vesoljski teleskop James Webb (JWST). Ta teleskop je v zadnjih treh letih delovanja odkril številne super velike črne luknje iz zgodnjih obdobij vesolja, ki bi lahko pomagale pri preizkušanju te hipoteze.
„Črne luknje ležijo na meji našega razumevanja,“ je dejala Juna Kollmeier, direktorica projekta SDSS-V. „Zato izvajamo obsežne raziskave, kot je SDSS, da bi ustvarili empirično astrofizično sliko njihovih temeljnih lastnosti, na podlagi katerih lahko preizkusimo naše teoretične modele.“
Fries in ekipa so svoje ugotovitve predstavili 14. januarja na 245. srečanju Ameriškega astronomskega društva (AAS) v National Harborju v Marylandu.
Portal24; Foto: Pixabay/tombud/fotografija je simbolna
