Активна свръхмасивна черна дупка е едно от най-големите чудеса на космоса. Плътният, невидим обект, чиято маса може да е милиарди пъти по-голяма от тази на нашето Слънце, е заобиколен от огромен въртящ се диск и тор от материя, който гори от светлина, докато се движи спираловидно в центъра на черната дупка. Но колко големи стават тези структури?
За първи път недвусмислено откриване на близка инфрачервена светлина разкри покрайнините на масивен акреционен диск, заобикалящ свръхмасивна черна дупка стотици милиони пъти масата на Слънцето в галактика, наречена III Zw 002, разположена на 1,17 милиарда светлинни години далеч.
Тези открития, водени от астронома Денимара Диас дос Сантос от Националния институт за космически изследвания в Бразилия, разкриха акреционен диск на около 52 светлинни дни от черната дупка. Това измерване ще осигури по-добро разбиране за това как се захранват гигантските черни дупки.
Материята около черна дупка е трудна за реконструкция. Въпреки техния размер и яркостта на заобикалящия ги материал, разстоянието между нас и тяхната галактика означава, че те все още са твърде малки, за да различат много детайли. Тъй като не може да се изобрази директно материала, светлината, уловена от заобикалящата галактика, се анализира за специфични сигнатури, които показват наличието на акреционен диск.
Един от тези признаци е така нареченият двоен пик в спектъра на излъчване. Това се случва в резултат на въртене. Излъчването е светлината, която се излъчва, когато възбуден атом губи енергия, тази енергия се проявява под формата на сияние, чиято дължина на вълната зависи от елемента на атома. Сега си представете акреционния диск около черната дупка като запис на грамофон. Част от диска се движи към вас, другата част се отдалечава от вас. Частта от диска, движеща се към нас, избутва светлината, така че дължините на вълните се скъсяват, докато частта, която се отдалечава от нас, ги разтяга. Това означава, че излъчването на определен елемент се появява при две дължини на вълната, създавайки двоен пик в спектъра.
Двойни пикове около свръхмасивни черни дупки са били откривани и преди, но предишните откривания идват от точка, сравнително близо до черната дупка, известна като теснолинейната област. Това не дава много информация за пълния обхват на акреционния диск.
Диас дос Сантос и колегите му откриха два двойни пика - и двата не бяха от региона на тясната линия, а много по-далеч от черната дупка, в така наречената област на широка линия на акреционния диск. Това е първото откриване на двойни пикове в областта на широката линия и първото откриване на двойни пикове с близък инфрачервен инструмент. „Намирането на такива профили с двоен връх за първи път поставя строги ограничения върху геометрията на регион, който не може да бъде определен по друг начин“, казва астрофизикът Алберто Родригес-Ардила от Националната астрофизична лаборатория в Бразилия. „И сега имаме ясни доказателства за процеса на хранене и вътрешната структура на активна галактика.“
Първият двоен пик, от вътрешната част на областта на широката линия, принадлежеше на водорода. Симулациите показват, че е бил на 16,77 светлинни дни от черната дупка. Вторият открит кислород е от покрайнините на региона, приблизително на 18,86 светлинни дни от черната дупка. Симулациите също предполагат, че областта на широката линия се простира до радиус от 52,43 светлинни дни от черната дупка. Това е 9,078 астрономически единици. За сравнение, Плутон е на 40 AU от Слънцето.
Това изглежда огромно и за нас е така, но е в съответствие с опитите за измерване на размера на акреционните дискове с помощта на ехото на светлината, което отскача от вътрешния ръб на тора, размер, който изследователите наричат "компактен" в своята статия. Екипът ще продължи да наблюдава галактиката, за да види дали сегашното й поведение отговаря на техните прогнози.
Прочетете също: