Супермасивна црна дупка

Доналд Линден-Бел и Мартин Рис претпоставиле во 1971 година дека средиштето на Млечниот Пат содржи масивна црна дупка. Стрелец A* беше откриен и именуван во февруари 13 и 15 1974 година, од астрономите Брус Балик и Роберт Бровн кои го користеле основнолинискиот интерферометарт на Националната астрономска радио опсерваторија.^[6] Тие забележале извор на радиобранови кои се емитува преку синхотроно зрачење, за кое се забележало дека е густо и неподвижно поради сопствената гравитација. Ова, бил првиот доказ дека се работи за супермасивна црна дупка, која постои во средиштето на Млечниот Пат.

Потеклото на супермасивните црни дупки е сè уште тема на истражување. Астрофизичарите се согласни дека еднаш кога црна дупка ќе се смести во средиштето на галаксијата, истата нараснува преку насобирање (акреција) на амтеријата и преку спојување со други црни дупки. Сепак, има неколку претпоставки за механизмите преку кои се создаваат првичните маси на претходниците т.е. „семињата“, на супермасивните црни дупки. Најочигледната претпоставка е дека станува збор за семиња кои се црни дупки со десетици а можеби и со стотици сончеви маси кои се остатоци од експлозиите на масивните ѕвезди и истите нараснуваат со насобирање на материја преку насобирање.

Друг модел ги вклучува големите облаци од гас во периодот пред да се создадат првите ѕвезди создале т.н. „квазиѕвезди“ за подоцна да прераснат во црна дупка со почетна маса од приближно 20 сончеви маси, за по кус период истите да прераснат во средномасивни црни дупки, а со тоа и во СЦД доколку насобирањето не е потиснато при поголемите маси.^[7] Почетната „квазиѕвезда“ ќе стане нестабилна поради радијалните растројувања предизвикани од создавањето на парови електрон-позитрон во јадрото, и истите можат да колабираат директно во црна дупка без да има супернова експлозија, која ќе исфрли поголем дел од масата и ќе го спречи создавањето на црна дупка како остаток од таа експлозија.

Друг модел пак^[8] ги вклучува густите ѕвездени јата кај кои доаѓа до колабирање на јадрото, како што негативниот топлински капацитет на системот ја зголемува брзинското расејување во јадрото до релативистички брзини. Конечно, првичните црни дупки можно е да се директно создадени од пнадворешниот притисок во првите моменти по Големата експлозија. Создавањето на црни дупки од смртта на првите ѕвезди е темелно истражувано и истот е потврдено преку набљудувањата. Другите модели за создавањето на црни дупки кои се наведени погоре се теории.

Тешкотијата за создавање на супермасивна црна дупка е во потребата од постоење на огромно количество на материја во многу мала зафатнина. Оваа материја потребно е да има многу мал аголен момент за да се случи настанот. Нормално, процесот на насобирање го вклучува и пренесувањето на аголниот момент со голем почетен придонес кон надворешноста, и ова на некој начин е факторот од кој зависи растот на црната дупка. Ова е голем дел од теоријата за акреционите дискови. Насобирањето на гасот е најефикаснот, но истовремено и најизразен, начин на кои растат црните дупки. Растот на масата на супермасивните црни дупки се смета дека настанува преку неколкукратни епизоди на брза насобирање на гасот, која може да се забележи во активното галактичко јадро или квазарите. Набљудувањата покажале дека квазарите се почести во вселената кога истата била помлада, што наведува на фактот дека супермасивните црни дупки биле создадени и растат од самиот почеток на вселената. Голем ограничувачки фактор за теориите за создавањето на супермасивните црни дупки е набљудувањето на далечните сјајни квазари, па што наведува дека супермасивните црни дупки со маси од милијарда сончеви маси sвеќе биле создадени кога универзумот бил стар само 1 милијарда години. Ова укажува дека супермасивните црни дупки настанале на почетокот на раниот универзум, во внатрешноста на првите масивни галаксии.

Моментално, како да постои празнина во набљудуваната масена распределба на црните дупки. Постојат ѕвезденомасени црни дупки, создадени од колабрирачките ѕвезди, кои достигнуваат маса од 33 сончеви маси. Најмалата супермасивна црна дупка е со маса од неколку стотици илијади сончеви маси. Меѓу овие вредности за масите како да има недостаток од средномасивни црни дупки. Ваквата празнина упатува на различни процеси на создавање. Но сепак,н екои модели^[10] наведуваат дека ултрасјајните рендгенски извори можно е да се црни дупки кои е можно да се од групата која недостасува.

Директните Доплерови мерења на водените масери околу јадрото на блиските галаксии покажале мошне брзи Кеплерови движења, кои се можни само при голема концентрација на маса во средиштето. Моментално, единствените познати објекти кои може да соберат толкава амтерија во толку мал простор се црните дупки, или нештата кои ќе се развијат во црни дупки за мошне куси астрономски периоди. За оддалечените активни галаксии, ширината на спектралните линии може да се искористи за испитување на гасот кој орбитира во близина на хоризонтот на случувањата. Техниката на одекнувачко мапирање ја користи променливоста на овие линии за да се измери масата а можеби и спинот на црната дупка која ги напојува активните галаксии.

Гравитацијата од супермасивните црни дупки во средиштето на многу од галаксиите се смета дека ги напојува активните објекти како што се Сејфертовите галаксии и квазарите.

Емпириската поврзаност меѓу големината на супермасивните црни дупки и ѕвезденото брзинско расејување ${\displaystyle \sigma }$ на галактичкото испакнување^[11] се нарекува однос M-σ.

Астрономите се уверени дека нашата галаксија Млечен Пат поседува супермасивна црна дупка во средиштето, 26.000 сг. од Сончевиот Систем, во областа наречена Стрелец A*^[13] бидејќи:

• ѕвездата Ѕ2 се двиќи по елиптична орбита со период од 15,2 години и периапсида (најблиско растојание) од 17 светлински часови (1,8⋅10¹³ м или 120 ае.) од средишниот објект.^[14]
• од движењето на ѕвездата Ѕ2, масата на објектот се проценува дека изнесува 4,1 милион сончеви маси,^[15][16] или околу 8,2⋅10³⁶ кг.
• Полупречникот на средишниот објект мора да биде помал од 17 светлински часови, бидејќи во спротивност, Ѕ2 ќе се судри со објектот. Како факт, неодамнешните набљудувања^[17] покажале дека полупречникот не е поголем од 6,25 светлински часови, колку што изнесува пречникот на орбитата на Уран. Сепак, сп примена на равенката за Шварцшилдовиот полупречник се добиваат околу 41 светлосна секунда, што пак е во согласност со потребната брзина за напуштање која е еднакав ана брзината на светлината.
• Ниеден познат астрономски објект освен црна дупка може да има маса од 4,1 милион сончеви маси во овој зафатнински простор.

Макс Планковиот институт за екстратерстријална физика и Галактичката средишна група од Лос Анџелесовиот универзитет на Калифорнија^[18] го имаат обезбедено најсилниот доказ до сега дека Стрелец A* е местото на супермасивна црна дупка,^[13] засновано на податоците добиени од телскопт на ЕВА наречен Многу голем телескоп^[19] и Кековиот телескоп.^[20]

Непобитен динамички доказ за супермасивните дупки постои само во само мал број на галаксии,^[22] тука спаѓаат Млечниот Пат, галаксиите од Месната груп М31 и М32, и неколку галаксии надвор од Месната група како на пример NGC 4395. Кај овие галаксии, квадратот на брзините на ѕвездите или гасот се зголемува со однос ~1/r во близина на средиштето, што означува присуство на тежишна маса. Кај сите галаксии досега набљудувани, брзините се рамни, или пак истите се намалуваат, кон средиштето, укажувајќи дека е невозможно да постои супермасивна црна дупка.^[22] Nevertheless it is commonly accepted that the center of nearly every galaxy contains a supermassive black hole.^[23] Причината за оваа претпоставка е односот M-σ, тесен однос меѓу масата на црната дупка во ~10 галаксии со точно определени особености, и брзината на расејувањето на ѕвездите во испакнатината на тие галаксии.^[24] Овој сооднос, иако е заснован на мал број на галаксии, наведува многу астрономи да забележат силна поврзаност на создавањето на црната дупка и самата галаксија.^[23]

Блиската галаксија Андромеда, на растојание од 2,5 милиони сг., содржи средишна црна дупка со маса од (1,1–2,3) × 10⁸ (110-230 милиони) сончеви маси, значително поголема од онаа во Млечниот Пат.^[25] Најголемата супермасивна црна дупка во близина на Млечниот Пат е онаа на М87, која има маса од (6,4 ± 0,5) × 10⁹ (~6,4 милијарди) сончеви маси на растојание од 53,5 милиони сг.^[26][27] На 5 декември 2011 година астрономите ја забележале досега најмасивната супермасивна црна дупка, станува збор за NGC 4889, која има маса од 21 милијарда сончеви маси и оваа галаксија е на растојание од 336 милиони сг во соѕвездието Береникина Коса.^[28]

Некои галаксии, како што е Галаксија 0402+379, имаат по две супермасивни црни дупкиво нивните средишта, со што се создава двоен систем. Доколку истите се судрат, настанот ќе создаде силни гравитациски бранови.^[29] Двојните супермасивни црни дупки се верува дека се честа последица од галактичките спојувања.^[30] Парот во OJ 287, на растојание од 3,5 милијарди сг., го содржи претходникот на најмасивната црна дупка (пред откритието во NGC 4889 ^[31]), со маса која се проценува на 18 милијарди сончеви маси.^[32]Супермасивна црна дупка е неодамна забележана во џуџестата галаксија Henize 2-10, која нема испакнатост. Прецизните дејства на ова откритие на создавањето на црните дупки е непознато, но може да покаже дека црните дупки се создадени пред создавањето на испакнатоста.^[33]

На 28 март 2011 година, беше забележано како супермасивна црна дупка растргнува средноголема ѕвезда.^[34] Тоа е според астрономите, наједноставното објасбување за неочекуваното рендгенско зрачење на тој ден и последователните широкопојасни набљудувања.^[35][36] Изворот пред тоа беше неактивно галактичко јадро, и од проучувањето на избликот за галактичкото јадро се смета дека е супермасивна црна дупка со маса од околу милион сончеви маси. Оваа редок настан се претпоставува дека е релативистички изблик (материјал кој е исфрлен како млаз со значителна брзина која е со мала разлика во однос на брзината на светлината) од ѕвездата која е плимно разорена од супермасивната црна дупка. Се смета дека значителен дел со маса од една сончева маса ќе акрецира околу супермасивната црна дупка. Подоцнежните долго-периодични набљудувања ќе овозможат оваа претпоставка да се потврди доколку оддавањето од млазовите се распадне како што се очекува масата која акрецира околу супермасивната црна дупка.

Во 2012 година, астрономите забележаа неверојатно голема маса од 17 милијарди сончеви маси за црна дупка во компактната, леќеста галаксија NGC 1277, која се наоѓа на растојание од 220 милиони сг. во соѕвездието Персеј. Оваа црна дупка поседува 59% од масата на испакнатоста кај оваа леќеста галаксија (14% од вкупата маса на глаксијата).^[37] Друго прочување пак дошло до други податоци: всушност дека оваа црна дупка не е супермасивна, туку се проценува дека има меѓу 2 и 5 милијарди сончеви маси што и всушнос е најверојатната маса.^[38] На 28 февруари 2013 година астрономите го измериле синот на супермасивната црна дупка за првпат со употреба на NuSTAR, со што хоризонтот на случувањето се вртио со брзина приближна на брзината на светлината.^[39]

• Активно галактичко јадро
• Црна дупка
• Средиштен масивен објект
• Галаксија
• Галактичко средиште
• Општа релативност
• Хиперкомпактен ѕвезден систем
• Список на најмасивни црни дупки
• Однос M-σ
• Неутронска ѕвезда
• Квазар
• Стрелец А*
• Промена на спин

• Black Holes: Gravity's Relentless Pull Архивирано на 17 мај 2008 г. Award-winning interactive multimedia Web site about the physics and astronomy of black holes from the Space Telescope Science Institute
• Images of supermassive black holes
• NASA images of supermassive black holes
• The black hole at the heart of the Milky Way Архивирано на 31 октомври 2007 г.
• ESO video clip of stars orbiting a galactic black hole
• Star Orbiting Massive Milky Way Centre Approaches to within 17 Light-Hours Архивирано на 25 октомври 2005 г. ESO, October 21, 2002
• Images, Animations, and New Results from the UCLA Galactic Center Group
• Washington Post article on Supermassive black holes
• A simulation of the stars orbiting the Milky Way's central massive black hole