Uut arvutimudelit kasutades on astronoomid tuvastanud, et M87 galaktika keskel asuv must auk on vähemalt kaks korda suurem, kui seni arvati. Päikese massiga 6,4 miljardit korda suurem on kõige massiivsem must auk, mis seni mõõdetud, ja see uus mudel viitab sellele, et teistes suurtes läheduses asuvates galaktikates aktsepteeritud musta augu massid võivad olla sarnased. Sellel on tagajärjed teooriatele, kuidas galaktikad tekivad ja kasvavad, ning see võib isegi lahendada pikaajalise astronoomilise paradoksi.
Astronoomid Karl Gebhardt Austini Texase ülikoolist ja Jens Thomas Max Plancki Maavälise Füüsika Instituudist kirjeldasid oma järeldusi esmaspäeval Ameerika Ühendriikide astronoomiaühingu konverentsil Pasadenas, Californias.
Et proovida aru saada, kuidas galaktikad tekivad ja kasvavad, alustavad astronoomid põhiteavet tänaste galaktikate kohta, näiteks sellest, millest nad on valmistatud, kui suured nad on ja kui palju nad kaaluvad. Astronoomid mõõdavad seda viimast kategooriat, galaktikate massi, tähistades galaktikas tiirlevate tähtede kiirust.
Thomas ütles, et kogumassi uuringud on olulised, kuid „ülioluline on kindlaks teha, kas mass asub mustas augus, tähtedes või pimedas halo. Peate käivitama keeruka mudeli, et saaksite teada saada, kumb on kumb. Mida rohkem komponente teil on, seda keerulisem on mudel. ”
M87 modelleerimiseks kasutasid Gebhardt ja Thomas Austraalia Texase Texase täiustatud arvutuskeskuses Texase ülikooli Texase ülikooli Lonestari süsteemi ühte maailma võimsamat superarvutit. Lonestar on Delli Linuxi klaster, millel on 5840 töötlussüdamikku ja mis suudab teha 62 triljonit ujukomaoperatsiooni sekundis. (Tänapäevasel tipptasemel sülearvutil on kaks südamikku ja see suudab teha kuni 10 miljardit ujukomaga operatsiooni sekundis.)
Gebhardti ja Jensi M87 mudel oli keerulisem kui galaktika eelmised mudelid, kuna lisaks tähtede ja musta augu modelleerimisele võtab see arvesse ka galaktika “tumedat halo”, galaktikat ümbritsevat sfäärilist piirkonda, mis ulatub väljaspool oma peamist nähtav struktuur, mis sisaldab galaktika salapärast “tumedat ainet”.
"Varem oleme tumedat halo alati oluliseks pidanud, kuid meil polnud ka arvutusressursse, et seda ka uurida," sõnas Gebhardt. “Enne saime kasutada ainult tähti ja mustaid auke. Toss pimedas halodes, see muutub arvutuslikult liiga kalliks, peate minema superarvutitesse. ”
Lonestari tulemus oli M87 musta augu jaoks mitu korda suurem, kui eelmised mudelid on leidnud. "Me ei oodanud seda üldse," sõnas Gebhardt. Tema ja Jens tahtsid lihtsalt katsetada nende mudelit "kõige tähtsamas galaktikas seal", ütles ta.
Äärmiselt massiivne ja läheduses asuv (astronoomilises mõttes) M87 oli üks esimesi galaktikaid, millele soovitati ligi kolm aastakümmet tagasi paigutada keskne must auk. Samuti on sellel aktiivne reaktiivlennuk, mis laseb galaktika tuumast välja valguse, kuna aine keerdub mustale augule lähemale, võimaldades astronoomidel uurida protsessi, mille käigus mustad augud ainet meelitavad. Kõik need tegurid muudavad M87 „ülimenukate musta augu uuringute ankuriks“, “ütles Gebhardt.
Need uued tulemused M87 kohta koos vihjetega teistest hiljutistest uuringutest ja tema enda hiljutistest teleskoobivaatlustest (ettevalmistamisel olevad väljaanded) panevad teda kahtlustama, et kõik kõige massiivsemate galaktikate musta augu massid on alahinnatud.
See järeldus "on oluline mustade aukude galaktikatega seotuse jaoks", ütles Thomas. "Kui muudate musta augu massi, muudate seda, kuidas must auk on galaktikaga seotud." Galaktika ja selle musta augu vahel on tihe seos, mis võimaldas teadlastel katsetada füüsikat selle kohta, kuidas galaktikad kosmilise aja jooksul kasvavad. Musta augu masside suurendamine kõige massiivsemates galaktikates põhjustab selle seose ümberhindamise.
Lähedal asuvate galaktikate suuremate mustade aukude mass võib lahendada ka kvaasarite massi puudutava paradoksi - aktiivsete mustade aukude olemasolu äärmiselt kaugete galaktikate keskmetes, mida nähti palju varasemas kosmilises epohhis. Kvaarid säravad eredalt, kui materjal spiraalistub, eraldades enne sündmuse horisondi ületamist piirkonda (piirkond, millest kaugemale midagi - isegi mitte valgust - ei pääse).
"Selles, et kvaasari musta augu massid olid väga suured - 10 miljardit päikese massi, on pikaajaline probleem," ütles Gebhardt. „Kuid kohalikes galaktikates ei näinud me kunagi massiivseid mustaid auke, mitte peaaegu. Enne kahtlustati, et kvaasimassid on valed, ”rääkis ta. Kuid "kui suurendame M87 massi kaks või kolm korda, siis probleem peaaegu kaob."
Tänased järeldused on mudelipõhised, kuid Gebhardt on teinud ka uued teleskoobivaatlused M87 ja teiste galaktikate kohta, kasutades uusi võimsaid instrumente Gemini põhja teleskoobis ja Euroopa lõunaobservatooriumi väga suure teleskoobiga. Ta ütles, et need varsti avaldamiseks esitatavad andmed toetavad praeguseid mudelipõhiseid järeldusi musta augu massi kohta.
Galaktiliste tumedate halogeenide tulevaste teleskoobivaatluste jaoks märgib Gebhardt, et Austini McDonaldi observatooriumi Texase ülikooli suhteliselt uus instrument on täiuslik. "Kui peate musta augu massi saamiseks uurima halo, pole paremat instrumenti kui VIRUS-P," ütles ta. Instrument on spektrograaf. See eraldab valguse astronoomilistest objektidest selle komponendi lainepikkustesse, luues allkirja, mida saab lugeda objekti kauguse, kiiruse, liikumise, temperatuuri ja muu kohta.
VIRUS-P sobib hästi halouuringuteks, kuna see võtab spektrid väga suurel taevaalal, võimaldades astronoomidel jõuda väga madala valgustasemeni suurtel kaugustel galaktika keskmest, kus domineerib tume halo. See on prototüüp, mis on loodud tehnoloogia testimiseks, mis läheb suuremasse VIRUS-spektrograafi eelseisva Hobby-Eberly teleskoobi tumeda energiakatse (HETDEX) jaoks.
Allikad: AAS, McDonald Observatory
