Astrofysiker från Moscow State University har hittat ett nytt sätt att uppskatta massan av supermassiva svarta hål utanför vår galax, även om de knappt går att upptäcka. Resultaten av studien publicerades i Astronomi och astrofysik .

Svarta hål är hypotetiska föremål vars gravitationskraft är så stor att inte ens ljus kan undkomma dem. Förekomsten av svarta hål följer av lösningarna av Einsteins ekvationer. Forskare har upprepade gånger observerat resultatet av svarta håls interaktioner med omgivande materia, till exempel, gas faller ner i det svarta hålet.

"Om ett svart hål absorberar ett ämne, det finns en så kallad accretion. På grund av friktion och uppvärmning, det orsakar strålning, som gör att vi kan se objektet indirekt och säga att detta är ett svart hål, " förklarade Elena Seifina, den ledande forskaren vid SAI MSU. "Om svarta hål inte har en sådan laddning, då kanske vi inte ens misstänker deras existens."

För att förstå naturen hos sådana "sovande" svarta hål, astronomer ledda av Elena Seifina vände sig till flera utbrott från extragalaktiska källor. En av dem, Swift J1644 + 57, observerades 2011 samtidigt av flera kosmiska observatorier (RXTE, Swift och Suzaku) i röntgen- och gammastrålningsområdena.

I början, forskare trodde att de såg en annan gammastrålning (GRB) liknande den som observerades i avlägsna galaxer i det hårdaste området av det elektromagnetiska spektrumet. Dock, strålningen från sådana bloss försvinner vanligtvis inom en eller två dagar, även om fallet med Swift J1644 + 57 var annorlunda. "BAT-verktyget på Swift-satelliten var riktat mot det och såg att två dagar senare, stänket blev ännu ljusare. Hela utbrottet observerades i två år och sedan gick det ut, " förklarade Elena Seifina.

Astronomer uteslöt objektet från GRB-listan och misstänkte att de observerade tidvattenförstörelsen av stjärnan av ett supermassivt svart hål. En stjärna som flyger en bit från ett svart hål genomgår tidvattenförstörelse. I detta fall, dess materia faller inte ner i det svarta hålet på en gång, men bildar en tillfällig ansamlingsskiva som lyser starkt och kan ses från jorden.

Tidigare, det enda sättet att mäta massan av ett svart hål i mitten av sådana ackretionsskivor var att uppskatta skivans maximala ljusstyrka, förutsatt att jämvikt upprättas mellan trycket från elektromagnetisk strålning och gravitationskrafter i skivan.

I sin doktorsavhandling, Elena Seyfina dokumenterade observationer av liknande flammor som involverade svarta hål både inne i vår galax och utanför, och rapporterade att röntgenspektrumlutningen förändras under ökningen av ljusstyrkan. Hon hittade specifika drag i spektrumet som tydligt indikerade närvaron av svarta hål i dessa föremål. Forskarna antog att om formerna (eller utvecklingen av formen) av spektra av sådana utbrott är liknande, då är de processer som sker i dem också liknande, och normaliseringen av spektra bestäms endast av varierande avstånd till föremålen och deras massa.

Lägger märke till likheten mellan spåren (beroendet av den spektrala lutningen av ackretionshastigheten) för kända objekt och spåren som erhålls i nya extragalaktiska flammor, forskarna föreslog att de också orsakas av stjärnor som slits av svarta hål. Detta gjorde att de kunde väga osynliga svarta hål på ett nytt sätt, jämföra dem med galaktiska svarta hål med känd massa.

Således, en ny metod för att väga sovande extragalaktiska svarta hål tillåter forskare att använda data från kända galaktiska objekt som, till exempel, Cygnus X-1, med ett svart hål i mitten. "Beräkningar visade att Swift J1644 + 57 innehöll ett supermassivt svart hål med en massa på 7×10 ⁶ solmassor. Detta är ett föremål som vi inte ser, men som ger hög ljusstyrka på grund av sitt starka gravitationsfält och en ansamlingsskiva runt den, " förklarade Elena Seifina, tidningens författare.

Tidigare, bedömningen av supermassiva svarta håls massor använde också ultraviolett, men för den nya metoden, röntgenomfånget är tillräckligt. Forskare hoppas att den nya metodens mångsidighet kommer att vara till hjälp för att bedöma massan av olika extragalaktiska föremål, såsom kärnorna i Seyfert-galaxer och andra, där traditionella metoder i princip inte fungerar.