Считается, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре почти всех крупных галактик. Космические объекты пожирают галактический газ, пыль и звезды. Они могут даже стать тяжелее некоторых маленьких галактик.
Зная, как быстро питается черная дыра, ее массу и количество излучения поблизости, исследователи могут определить, когда некоторые черные дыры испытали самые большие всплески роста. Эта информация, в свою очередь, может рассказать им об истории Вселенной.
Поскольку такие достижения, как новые изображения, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА, помогают ученым понять некоторые из самых мощных сил во Вселенной, отдельное исследование в Дартмуте проясняет тайну сверхмассивных черных дыр на стадии быстрого роста, известных как активные галактические ядра или AGN. .
«Световые сигнатуры этих объектов озадачивают исследователей уже более полувека», — говорит Тонима Тасним Ананнапостдокторский научный сотрудник и ведущий автор новой статьи об особом семействе черных дыр.
Тонима Тасним Ананна, научный сотрудник с докторской степенью, справа, и Райан Хикокс, профессор физики и астрономии, в исторической обсерватории Шаттак в Дартмуте. (Фото Роберта Гилла)
Свет, исходящий от почти сверхмассивных черных дыр, может иметь разные цвета. Они также могут различаться по яркости и спектральным характеристикам. До недавнего времени исследователи считали, что различия зависят от угла обзора и от того, насколько черная дыра закрыта своим «тором» — кольцом газа и пыли в форме пончика, которое обычно окружает активные ядра галактик.
Но технические исследования Ананны и других исследователей бросают вызов этой модели. Ананна и Райан Хикокспрофессор физики и астрономии, обнаружили, что черные дыры выглядят по-разному, потому что на самом деле они находятся на разных стадиях жизненного цикла.
Цитировать
Световые сигнатуры этих объектов озадачивают исследователей уже более полувека.
Атрибуция
Тонима Тасним Ананна, постдокторский научный сотрудник
Новое Дартмутское исследование показало, что количество пыли и газа, окружающих сверхмассивную черную дыру, напрямую связано с тем, насколько активно она растет. Когда черная дыра питается с высокой скоростью, энергия уносит пыль и газ. В результате он, скорее всего, не будет затемнен и будет казаться ярче.
Исследование предоставляет одни из самых убедительных доказательств того, что существуют фундаментальные различия между сверхмассивными черными дырами с разными световыми сигнатурами, и что эти различия нельзя объяснить только тем, происходит ли наблюдение через тор AGN или вокруг него.
«Это подтверждает идею о том, что структуры тора вокруг черных дыр не одинаковы», — говорит Хикокс, соавтор исследования. «Существует связь между структурой и тем, как она растет».
Вывод о том, что световые сигнатуры сверхмассивных черных дыр определяются скоростью подачи, а не углом обзора, стал результатом десятилетнего анализа ближайших активных ядер галактик, проведенного международным сообществом с использованием Swift-BAT, высокоэнергетического рентгеновского аппарата НАСА. телескоп.
Для исследования, опубликованного в Астрофизический журналАнанна разработал вычислительную технику для оценки влияния затемняющего вещества на наблюдаемые свойства черных дыр.
В исследовательской работе говорится, что она окончательно показывает необходимость пересмотра преобладающей теории АЯГ, которая характеризует затененные и незатененные АЯГ как похожие, несмотря на то, что они кажутся разными из-за угла обзора.
«Со временем мы сделали множество предположений о физике этих объектов», — говорит Ананна, которая была выбрана в 2020 году в качестве одного из 10 лучших ученых, за которыми стоит следить по версии журнала Science News. «Теперь мы знаем, что свойства сильно скрытых черных дыр значительно отличаются от незатененных АЯГ».
Тонима Тасним Ананна, признанная в 2020 году журналом Science News одной из 10 лучших ученых, за которыми стоит следить. (Фото Роберта Гилла)
Ответ на мучительную космическую тайну должен позволить исследователям создать более точные модели эволюции Вселенной и того, как развиваются черные дыры.
«Один из самых больших вопросов в нашей области — откуда берутся сверхмассивные черные дыры, — говорит Хикокс. «Это исследование представляет собой важную часть, которая может помочь нам ответить на этот вопрос, и я ожидаю, что оно станет пробным камнем для этой исследовательской дисциплины».
