Supermassivt sort hul -Supermassive black hole

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Dette er det første direkte billede af et supermassivt sort hul, placeret ved den galaktiske kerne af Messier 87 . Den viser radiobølgeemission fra en opvarmet tilvækstring, der kredser om objektet med en gennemsnitlig adskillelse på350 AU, eller ti gange større end Neptuns kredsløb omkring Solen. Det mørke centrum er begivenhedshorisonten og dens skygge. Billedet blev frigivet i 2019 af Event Horizon Telescope Collaboration.

Et supermassivt sort hul ( SMBH eller nogle gange SBH ) er den største type sort hul, hvor dets masse er i størrelsesordenen millioner til milliarder af gange Solens masse ( M ). Sorte huller er en klasse af astronomiske objekter, der har gennemgået gravitationssammenbrud og efterlader sfæroide områder i rummet, hvorfra intet kan undslippe, ikke engang lys . Observationsbeviser indikerer, at næsten alle store galakser har et supermassivt sort hul i centrum. For eksempel har Mælkevejen et supermassivt sort hul i sit Galaktiske Center, svarende til radiokilden Sagittarius A* . Accretion af interstellar gas på supermassive sorte huller er den proces, der er ansvarlig for at drive aktive galaktiske kerner og kvasarer .

To supermassive sorte huller er blevet direkte afbildet af Event Horizon Telescope : det sorte hul i den gigantiske elliptiske galakse Messier 87 og det sorte hul i Mælkevejens centrum .

Beskrivelse

Supermassive sorte huller er klassisk defineret som sorte huller med en masse over 0,1 million til 1 million M . Nogle astronomer er begyndt at mærke sorte huller på mindst 10 milliarder M som ultramassive sorte huller. De fleste af disse (såsom TON 618 ) er forbundet med usædvanligt energiske kvasarer. Endnu større er blevet døbt uhyre store sorte huller (SLAB) med masser større end 100 milliarder M . Selvom de bemærkede, at der i øjeblikket ikke er beviser for, at utroligt store sorte huller er virkelige, bemærkede de, at supermassive sorte huller næsten i den størrelse eksisterer. Nogle undersøgelser har antydet, at den maksimale masse, som et sort hul kan nå, mens det er lysende akkretorer, er i størrelsesordenen ~50 milliarder M .

Supermassive sorte huller har fysiske egenskaber, der klart adskiller dem fra klassifikationer med lavere masse. For det første er tidevandskræfterne i nærheden af ​​begivenhedshorisonten væsentligt svagere for supermassive sorte huller. Tidevandskraften på et legeme ved et sort huls begivenhedshorisont er omvendt proportional med kvadratet af det sorte huls masse: en person ved begivenhedshorisonten på et 10 millioner M sort hul oplever omtrent den samme tidevandskraft mellem hoved og fødder som en person på jordens overflade. I modsætning til sorte huller med stjernemasse, ville man ikke opleve signifikant tidevandskraft før meget dybt ind i det sorte hul. Derudover er det noget kontraintuitivt at bemærke, at den gennemsnitlige tæthed af en SMBH inden for dens begivenhedshorisont (defineret som massen af ​​det sorte hul divideret med rumfanget inden for dens Schwarzschild-radius ) kan være mindre end tætheden af ​​vand . Dette skyldes, at Schwarzschild-radius er direkte proportional med dens masse . Da volumenet af et sfærisk objekt (såsom begivenhedshorisonten for et ikke-roterende sort hul) er direkte proportional med terningen af ​​radius, er tætheden af ​​et sort hul omvendt proportional med kvadratet af massen og dermed højere masse sorte huller har lavere gennemsnitlig tæthed .

Schwarzschild-radius for begivenhedshorisonten for et (ikke-roterende) supermassivt sort hul på ~1 milliard M er sammenlignelig med halvhovedaksen for planeten Uranus kredsløb, som er 19 AU .

Forskningshistorie

Historien om, hvordan supermassive sorte huller blev fundet, begyndte med Maarten Schmidts undersøgelse af radiokilden 3C 273 i 1963. Oprindeligt mente man, at dette var en stjerne, men spektret viste sig at være gådefuldt. Det blev bestemt til at være brint -emissionslinjer, der var blevet rødforskudt, hvilket indikerer, at objektet bevægede sig væk fra Jorden. Hubbles lov viste, at objektet var placeret adskillige milliarder lysår væk, og dermed må udsende energi, der svarer til hundredvis af galakser. Hastigheden af ​​lysvariationer af kilden kaldet et kvasistjernet objekt eller kvasar antydede, at det emitterende område havde en diameter på en parsec eller mindre. Fire sådanne kilder var blevet identificeret i 1964.

I 1963 foreslog Fred Hoyle og WA Fowler eksistensen af ​​brintbrændende supermassive stjerner (SMS) som en forklaring på kvasarernes kompakte dimensioner og høje energiproduktion. Disse ville have en masse på omkring 10 5 – 10 9 M . Richard Feynman bemærkede dog, at stjerner over en vis kritisk masse er dynamisk ustabile og ville kollapse i et sort hul, i det mindste hvis de ikke roterede. Fowler foreslog derefter, at disse supermassive stjerner ville gennemgå en række kollaps- og eksplosionssvingninger, og derved forklare energioutputmønsteret. Appenzeller og Fricke (1972) byggede modeller af denne adfærd, men fandt ud af, at den resulterende stjerne stadig ville gennemgå kollaps, og konkluderede, at en ikke-roterende0,75 × 10 6 M SMS "kan ikke undslippe kollaps til et sort hul ved at brænde dets brint gennem CNO-cyklussen ".

Edwin E. Salpeter og Yakov Zeldovich fremsatte i 1964 forslaget om, at stof falder på en massiv kompakt genstand ville forklare kvasarernes egenskaber. Det ville kræve en masse på omkring 10 8 M at matche output fra disse objekter. Donald Lynden-Bell bemærkede i 1969, at den indfaldende gas ville danne en flad skive, der spiraler ind i den centrale " Schwarzschild-hals ". Han bemærkede, at den relativt lave produktion af nærliggende galaktiske kerner antydede, at disse var gamle, inaktive kvasarer. I mellemtiden, i 1967, foreslog Martin Ryle og Malcolm Longair, at næsten alle kilder til ekstra-galaktisk radioemission kunne forklares ved en model, hvor partikler udstødes fra galakser med relativistiske hastigheder ; hvilket betyder, at de bevæger sig tæt på lysets hastighed . Martin Ryle, Malcolm Longair og Peter Scheuer foreslog derefter i 1973, at den kompakte centrale kerne kunne være den oprindelige energikilde for disse relativistiske jetfly .

Arthur M. Wolfe og Geoffrey Burbidge bemærkede i 1970, at stjernernes store hastighedsspredning i elliptiske galaksers kerneområde kun kunne forklares med en stor massekoncentration ved kernen; større end det kunne forklares med almindelige stjerner. De viste, at adfærden kunne forklares med et massivt sort hul med op til 10 10 M eller et stort antal mindre sorte huller med masser under 10 3 M . Dynamisk bevis for et massivt mørkt objekt blev fundet i kernen af ​​den aktive elliptiske galakse Messier 87 i 1978, oprindeligt anslået til kl.5 × 10 9 M . Opdagelsen af ​​lignende adfærd i andre galakser fulgte snart efter, inklusive Andromedagalaksen i 1984 og Sombrero-galaksen i 1988.

Donald Lynden-Bell og Martin Rees antog i 1971, at centrum af Mælkevgalaksen ville indeholde et massivt sort hul. Sagittarius A* blev opdaget og navngivet den 13. og 15. februar 1974 af astronomerne Bruce Balick og Robert Brown ved hjælp af Green Bank Interferometer fra National Radio Astronomy Observatory . De opdagede en radiokilde, der udsender synkrotronstråling ; det viste sig at være tæt og ubevægeligt på grund af dets gravitation. Dette var derfor den første indikation på, at der eksisterer et supermassivt sort hul i midten af ​​Mælkevejen.

Hubble - rumteleskopet, der blev opsendt i 1990, gav den nødvendige opløsning til at udføre mere raffinerede observationer af galaktiske kerner. I 1994 blev Faint Object Spectrograph på Hubble brugt til at observere Messier 87, og fandt ud af, at ioniseret gas kredsede om den centrale del af kernen med en hastighed på ±500 km/s. Dataene indikerede en koncentreret masse på(2,4 ± 0,7) × 10 9 M lå inden for en0,25 spændvidde, hvilket giver stærke beviser for et supermassivt sort hul. Ved at bruge det meget lange baseline-array til at observere Messier 106, Miyoshi et al. (1995) var i stand til at påvise, at emissionen fra en H 2 O- maser i denne galakse kom fra en gasformig skive i kernen, der kredsede om en koncentreret masse af3,6 × 10 7 M , som var begrænset til en radius på 0,13 parsec. Deres banebrydende forskning bemærkede, at en sværm af solmassesorte huller inden for en radius af så lille ikke ville overleve længe uden at gennemgå kollisioner, hvilket gør et supermassivt sort hul til den eneste levedygtige kandidat. Med denne observation, som gav den første bekræftelse af supermassive sorte huller, var opdagelsen af ​​den stærkt udvidede, ioniserede jern Kα-emissionslinje (6,4 keV) fra galaksen MCG-6-30-15. Udvidelsen skyldtes den gravitationelle rødforskydning af lyset, da det undslap fra kun 3 til 10 Schwarzschild-radier fra det sorte hul.

Den 10. april 2019 udgav Event Horizon Telescope -samarbejdet det første billede i horisontskala af et sort hul i centrum af galaksen Messier 87.

I februar 2020 rapporterede astronomer, at et hulrum i Ophiuchus Supercluster, der stammer fra et supermassivt sort hul, er et resultat af den største kendte eksplosion i universet siden Big Bang .

I marts 2020 foreslog astronomer, at yderligere underringe skulle danne fotonringen , og foreslog en måde til bedre at detektere disse signaturer i det første sorte hul-billede.

Dannelse

En kunstners opfattelse af et supermassivt sort hul omgivet af en tilvækstskive og udsender en relativistisk stråle

Oprindelsen af ​​supermassive sorte huller er fortsat et åbent forskningsfelt. Astrofysikere er enige om, at sorte huller kan vokse ved tilvækst af stof og ved at smelte sammen med andre sorte huller. Der er adskillige hypoteser for dannelsesmekanismerne og indledende masser af stamcellerne, eller "frøene", af supermassive sorte huller. Uafhængigt af den specifikke dannelseskanal for sorthulsfrøet, givet tilstrækkelig masse i nærheden, kunne det akkretere til at blive et mellemmasse sort hul og muligvis en SMBH, hvis tilvæksthastigheden fortsætter.

De tidlige stamfrø kan være sorte huller med titusindvis eller måske hundredvis af solmasser, der er efterladt af eksplosioner af massive stjerner og vokser ved tilvækst af stof. En anden model involverer en tæt stjernehob, der gennemgår kernekollaps, da systemets negative varmekapacitet driver hastighedsspredningen i kernen til relativistiske hastigheder.

Før de første stjerner kunne store gasskyer kollapse til en " kvasistjerne ", som igen ville kollapse til et sort hul på omkring 20 M . Disse stjerner kan også være blevet dannet af glorier af mørkt stof, der trækker enorme mængder gas ind ved hjælp af tyngdekraften, som så ville producere supermassive stjerner med titusindvis af solmasser. "Kvasistjernen" bliver ustabil over for radiale forstyrrelser på grund af elektron-positronparproduktion i dens kerne og kan kollapse direkte ind i et sort hul uden en supernovaeksplosion (hvilket ville skubbe det meste af dens masse ud, hvilket forhindrer det sorte hul i at vokse så hurtigt ).

En nyere teori foreslår, at SMBH-frø blev dannet i det meget tidlige univers hver fra sammenbruddet af en supermassiv stjerne med en masse på omkring 100.000 solmasser.

Store skyer med høj rødforskydning af metalfri gas kan, når de bestråles af en tilstrækkelig intens flux af Lyman-Werner-fotoner, undgå afkøling og fragmentering og dermed kollapse som et enkelt objekt på grund af selvgravitation . Kernen af ​​det kollapsende objekt når ekstremt store værdier af stoftætheden, i størrelsesordenen ca.10 7 g/cm 3 og udløser en generel relativistisk ustabilitet. Objektet kollapser således direkte ind i et sort hul uden at passere fra mellemfasen af ​​en stjerne eller en kvasistjerne. Disse objekter har en typisk masse på omkring 100.000 M☉ og kaldes direkte kollaps sorte huller .

Kunstnerens indtryk af den enorme udstrømning udsendt fra kvasaren SDSS J1106+1939
Kunstnerens illustration af galakse med jetfly fra et supermassivt sort hul.

Endelig kunne primordiale sorte huller være blevet produceret direkte fra ydre tryk i de første øjeblikke efter Big Bang. Disse primordiale sorte huller ville så have mere tid end nogen af ​​de ovennævnte modeller til at akkretere, hvilket giver dem tilstrækkelig tid til at nå supermassive størrelser. Dannelse af sorte huller fra de første stjerners død er blevet grundigt undersøgt og bekræftet af observationer. De andre modeller for sort huldannelse, der er anført ovenfor, er teoretiske.

Dannelsen af ​​et supermassivt sort hul kræver et relativt lille volumen af ​​meget tæt stof med lille vinkelmomentum . Normalt involverer akkretionsprocessen at transportere en stor indledende begavelse af vinkelmomentum udad, og dette ser ud til at være den begrænsende faktor for vækst af sorte huller. Dette er en vigtig komponent i teorien om accretion disks . Gastilvækst er den mest effektive og også den mest iøjnefaldende måde, hvorpå sorte huller vokser. Størstedelen af ​​massevæksten af ​​supermassive sorte huller menes at ske gennem episoder med hurtig gastilvækst, som kan observeres som aktive galaktiske kerner eller kvasarer. Observationer afslører, at kvasarer var meget hyppigere, da universet var yngre, hvilket indikerer, at supermassive sorte huller dannedes og voksede tidligt. En væsentlig begrænsende faktor for teorier om dannelse af supermassive sorte huller er observationen af ​​fjerne lysende kvasarer, som indikerer, at supermassive sorte huller på milliarder af solmasser allerede var dannet, da universet var mindre end en milliard år gammelt. Dette tyder på, at supermassive sorte huller opstod meget tidligt i universet, inde i de første massive galakser.

Kunstnerindtryk af stjerner født i vinde fra supermassive sorte huller.

Der er en øvre grænse for, hvor store supermassive sorte huller kan vokse. Såkaldte ultramassive sorte huller (UMBH'er), som er mindst ti gange så store som de fleste supermassive sorte huller, med 10 milliarder solmasser eller mere, ser ud til at have en teoretisk øvre grænse på omkring 50 milliarder solmasser, da alt over dette bremser væksten ned til en gennemgang (afmatningen har en tendens til at starte omkring 10 milliarder solmasser) og får den ustabile tilvækstskive, der omgiver det sorte hul, til at smelte sammen til stjerner, der kredser om det.

Fjerne supermassive sorte huller, såsom J0313-1806 og ULAS J1342+0928, er svære at forklare så hurtigt efter Big Bang. Nogle postulerer, at de kan komme fra direkte sammenbrud af mørkt stof med selvinteraktion. Et lille mindretal af kilder hævder, at de kan være bevis på, at universet er resultatet af et Big Bounce i stedet for et Big Bang, hvor disse supermassive sorte huller dannes før Big Bounce.

Aktivitet og galaktisk evolution

Gravitation fra supermassive sorte huller i midten af ​​mange galakser menes at drive aktive objekter som Seyfert-galakser og kvasarer, og forholdet mellem massen af ​​det centrale sorte hul og massen af ​​værtsgalaksen afhænger af galaksetypen . En empirisk sammenhæng mellem størrelsen af ​​supermassive sorte huller og stjernehastighedsspredningen af ​​en galaksebule kaldes M -sigma-relationen .

En aktiv galaktisk kerne (AGN) anses nu for at være en galaktisk kerne, der huser et massivt sort hul, der samler stof og udviser en tilstrækkelig stærk lysstyrke. Det nukleare område af Mælkevejen mangler for eksempel tilstrækkelig lysstyrke til at opfylde denne betingelse. Den forenede model af AGN er konceptet om, at det store udvalg af observerede egenskaber af AGN-taksonomien kan forklares ved hjælp af blot et lille antal fysiske parametre. For den oprindelige model bestod disse værdier af vinklen af ​​accretionskivens torus i forhold til sigtelinjen og kildens lysstyrke. AGN kan opdeles i to hovedgrupper: en strålingstilstand AGN, hvor det meste af outputtet er i form af elektromagnetisk stråling gennem en optisk tyk tilvækstskive, og en jettilstand, hvor relativistiske stråler kommer vinkelret ud på skiven.

Samspillet mellem et par SMBH-værtsgalakser kan føre til fusionsbegivenheder. Dynamisk friktion på de hostede SMBH-objekter får dem til at synke mod midten af ​​den fusionerede masse og til sidst danner et par med en adskillelse på under en kiloparsec. Interaktionen af ​​dette par med omgivende stjerner og gas vil gradvist bringe SMBH sammen som et gravitationsbundet binært system med en adskillelse på ti parsec eller mindre. Når parret trækker så tæt på som 0,001 parsec, vil gravitationsstråling få dem til at smelte sammen. På det tidspunkt, hvor dette sker, vil den resulterende galakse for længst have slappet af fra fusionsbegivenheden, hvor den indledende starburst-aktivitet og AGN er forsvundet. Gravitationsbølgerne fra denne sammensmeltning kan give den resulterende SMBH et hastighedsboost på op til flere tusinde km/s, der driver den væk fra det galaktiske centrum og muligvis endda udstøder den fra galaksen.

Beviser

Doppler målinger

Simulering af et sidebillede af et sort hul med gennemsigtig ring af ioniseret stof ifølge en foreslået model for Sgr A* . Dette billede viser resultatet af bøjning af lys bagved det sorte hul, og det viser også asymmetrien, der opstår af Doppler-effekten fra den ekstremt høje omløbshastighed af stoffet i ringen.

Nogle af de bedste beviser for tilstedeværelsen af ​​sorte huller er tilvejebragt af Doppler -effekten, hvorved lys fra nærliggende kredsløb forskydes rødt, når det trækker sig tilbage og blåt, når det bevæger sig frem. For stof meget tæt på et sort hul skal kredsløbshastigheden være sammenlignelig med lysets hastighed, så vigende stof vil virke meget svagt sammenlignet med fremadskridende stof, hvilket betyder, at systemer med iboende symmetriske skiver og ringe vil få et meget asymmetrisk visuelt udseende. Denne effekt er blevet tilladt i moderne computergenererede billeder som eksemplet præsenteret her, baseret på en plausibel model for det supermassive sorte hul i Sgr A* i midten af ​​Mælkevejen. Imidlertid er opløsningen fra den nuværende tilgængelige teleskopteknologi stadig utilstrækkelig til at bekræfte sådanne forudsigelser direkte.

Det, der allerede er blevet observeret direkte i mange systemer, er de lavere ikke-relativistiske hastigheder af stof, der kredser længere ud fra, hvad der formodes at være sorte huller. Direkte Doppler-målinger af vandmasere, der omgiver kernerne i nærliggende galakser, har afsløret en meget hurtig Kepler-bevægelse, kun mulig med en høj koncentration af stof i midten. I øjeblikket er de eneste kendte objekter, der kan pakke nok stof i så lille et rum, sorte huller, eller ting, der vil udvikle sig til sorte huller inden for astrofysisk korte tidsskalaer. For aktive galakser længere væk kan bredden af ​​brede spektrallinjer bruges til at sondere gassen, der kredser i nærheden af ​​begivenhedshorisonten. Teknikken til efterklangskortlægning bruger variabiliteten af ​​disse linjer til at måle massen og måske spindet af det sorte hul, der driver aktive galakser.

I Mælkevejen

Udledte kredsløb af 6 stjerner omkring supermassive sorte hul-kandidat Skytten A* ved Mælkevejens galaktiske centrum

Astronomer er sikre på, at Mælkevgalaksen har et supermassivt sort hul i centrum, 26.000 lysår fra solsystemet, i en region kaldet Sagittarius A*, fordi:

  • Stjernen S2 følger en elliptisk bane med en periode på 15,2 år og et pericenter (nærmeste afstand) på 17 lystimer (1,8 × 10 13 m eller 120 AU) fra midten af ​​det centrale objekt.
  • Ud fra bevægelsen af ​​stjerne S2 kan objektets masse estimeres til 4,1 millioner M , eller ca.8,2 × 10 36 kg .
  • Radius af det centrale objekt skal være mindre end 17 lystimer, for ellers ville S2 kollidere med det. Observationer af stjernen S14 indikerer, at radius ikke er mere end 6,25 lystimer, omkring diameteren af ​​Uranus 'bane.
  • Intet kendt astronomisk objekt udover et sort hul kan indeholde 4,1 millioner M i dette rumvolumen.

Infrarøde observationer af lys flare aktivitet nær Sagittarius A* viser orbital bevægelse af plasma med en periode45 ± 15 minutter ved en adskillelse på seks til ti gange gravitationsradius for kandidaten SMBH. Denne emission er i overensstemmelse med en cirkulær bane af et polariseret "hot spot" på en tilvækstskive i et stærkt magnetfelt. Det udstrålende stof kredser med 30 % af lysets hastighed lige uden for den inderste stabile cirkulære bane .

Den 5. januar 2015 rapporterede NASA at observere et røntgenudbrud 400 gange kraftigere end normalt, en rekordslået, fra Sagittarius A*. Den usædvanlige begivenhed kan ifølge astronomer være forårsaget af, at en asteroide er gået i stykker, der falder ned i det sorte hul, eller af sammenfiltringen af ​​magnetiske feltlinjer i gas, der strømmer ind i Sagittarius A*.

Påvisning af et usædvanligt lyst røntgenudbrud fra Sagittarius A*, et supermassivt sort hul i midten af ​​Mælkevgalaksen .
Skytten A* afbildet af Event Horizon Telescope .

Uden for Mælkevejen

Kunstnerens indtryk af et supermassivt sort hul, der river en stjerne fra hinanden. Nedenfor: supermassivt sort hul, der fortærer en stjerne i galaksen RX J1242−11 – røntgen (venstre) og optisk (højre).

Utvetydige dynamiske beviser for supermassive sorte huller findes kun i en håndfuld galakser; disse omfatter Mælkevejen, de lokale gruppe galakser M31 og M32 og nogle få galakser uden for den lokale gruppe, f.eks . NGC 4395 . I disse galakser stiger den gennemsnitlige kvadratiske (eller rms) hastighed for stjernerne eller gassen proportionalt med 1/ r nær midten, hvilket indikerer en central punktmasse. I alle andre galakser, der er observeret til dato, er rms-hastighederne flade, eller endda faldende, mod midten, hvilket gør det umuligt at fastslå med sikkerhed, at der er et supermassivt sort hul. Ikke desto mindre er det almindeligt accepteret, at centrum af næsten hver galakse indeholder et supermassivt sort hul. Årsagen til denne antagelse er M-sigma-relationen, en tæt (lav spredning) sammenhæng mellem massen af ​​hullet i de omkring 10 galakser med sikre detektioner og hastighedsspredningen af ​​stjernerne i disse galaksers buler. Denne sammenhæng, selvom den er baseret på kun en håndfuld galakser, antyder for mange astronomer en stærk forbindelse mellem dannelsen af ​​det sorte hul og selve galaksen.

Hubble Space Telescope -fotografi af den 4.400 lysår lange relativistiske jet af Messier 87, som er stof, der udstødes af6,4 × 10 9 M supermassivt sort hul i centrum af galaksen

Den nærliggende Andromedagalakse, 2,5 millioner lysår væk, indeholder en (1,1–2,3) × 10 8 (110–230 millioner) M centralt sort hul, betydeligt større end Mælkevejens. Det største supermassive sorte hul i Mælkevejens nærhed ser ud til at være Messier 87 (dvs. M87*), med en masse på(6,4 ± 0,5) × 10 9 (ca. 6,4 milliarder) M i en afstand af 53,5 millioner lysår. Den supergigantiske elliptiske galakse NGC 4889, i en afstand af 336 millioner lysår væk i Coma Berenices - stjernebilledet, indeholder et sort hul, der er målt til at være2,1 × 10 10 (21 milliarder) M .

Masser af sorte huller i kvasarer kan estimeres via indirekte metoder, der er behæftet med betydelig usikkerhed. Kvasaren TON 618 er et eksempel på et objekt med et ekstremt stort sort hul, anslået til6,6 × 10 10 (66 milliarder) M . Dens rødforskydning er 2.219. Andre eksempler på kvasarer med store estimerede sorte hul-masser er den hyperluminøse kvasar APM 08279+5255, med en estimeret masse på2,3 × 10 10 (23 milliarder) M , og kvasaren S5 0014+81, med en masse på4,0 × 10 10 (40 milliarder) M , eller 10.000 gange massen af ​​det sorte hul ved Mælkevejens Galaktiske Center.

Nogle galakser, såsom galaksen 4C +37.11, ser ud til at have to supermassive sorte huller i deres centre, der danner et binært system . Hvis de kolliderede, ville begivenheden skabe stærke gravitationsbølger . Binære supermassive sorte huller menes at være en almindelig konsekvens af galaktiske fusioner . Det binære par i OJ 287, 3,5 milliarder lysår væk, indeholder det mest massive sorte hul i et par, med en masse anslået til 18 milliarder M . I 2011 blev et supermassivt sort hul opdaget i dværggalaksen Henize 2-10, som ikke har nogen bule. De præcise implikationer for denne opdagelse på dannelsen af ​​sorte huller er ukendte, men kan tyde på, at sorte huller er dannet før buler.

Den 28. marts 2011 blev et supermassivt sort hul set rive en mellemstor stjerne fra hinanden. Det er den eneste sandsynlige forklaring på observationerne den dag med pludselig røntgenstråling og de opfølgende bredbåndsobservationer. Kilden var tidligere en inaktiv galaktisk kerne, og ud fra undersøgelse af udbruddet anslås den galaktiske kerne at være en SMBH med masse i størrelsesordenen en million solmasser. Denne sjældne hændelse antages at være en relativistisk udstrømning (materiale, der udsendes i en stråle med en betydelig brøkdel af lysets hastighed) fra en stjerne, der er afbrudt af SMBH. En betydelig del af en solmasse af materiale forventes at være samlet på SMBH. Efterfølgende langtidsobservationer vil gøre det muligt at bekræfte denne antagelse, hvis emissionen fra jetflyet falder med den forventede hastighed for massetilvækst på en SMBH.

En gassky med flere gange Jordens masse accelererer mod et supermassivt sort hul i centrum af Mælkevejen.

I 2012 rapporterede astronomer om en usædvanlig stor masse på cirka 17 milliarder M for det sorte hul i den kompakte, linseformede galakse NGC 1277, som ligger 220 millioner lysår væk i stjernebilledet Perseus . Det formodede sorte hul har cirka 59 procent af massen af ​​bulen af ​​denne linseformede galakse (14 procent af den samlede stjernemasse af galaksen). En anden undersøgelse nåede frem til en meget anden konklusion: Dette sorte hul er ikke særlig overmassivt, anslået til mellem 2 og 5 milliarder M med 5 milliarder M som den mest sandsynlige værdi. Den 28. februar 2013 rapporterede astronomer om brugen af ​​NuSTAR -satellitten til nøjagtigt at måle spin af et supermassivt sort hul for første gang, i NGC 1365, og rapporterede, at begivenhedshorisonten snurrede med næsten lysets hastighed.


I september 2014 har data fra forskellige røntgenteleskoper vist, at den ekstremt lille, tætte, ultrakompakte dværggalakse M60-UCD1 er vært for et sort hul på 20 millioner solmasser i centrum, hvilket tegner sig for mere end 10 % af den samlede masse af galakse. Opdagelsen er ret overraskende, eftersom det sorte hul er fem gange mere massivt end Mælkevejens sorte hul på trods af, at galaksen er mindre end fem tusindedele af Mælkevejens masse.

Nogle galakser mangler supermassive sorte huller i deres centre. Selvom de fleste galakser uden supermassive sorte huller er meget små dværggalakser, er en opdagelse stadig mystisk: Den supergigantiske elliptiske cD-galakse A2261-BCG er ikke fundet at indeholde et aktivt supermassivt sort hul, på trods af at galaksen er en af ​​de største galakser, der er kendt. ; ti gange størrelsen og tusind gange Mælkevejens masse. Da et supermassivt sort hul kun vil være synligt, mens det samler sig, kan et supermassivt sort hul være næsten usynligt, undtagen i dets virkninger på stjernernes kredsløb.

I december 2017 rapporterede astronomer påvisningen af ​​den fjernest kendte kvasar, ULAS J1342+0928, indeholdende det fjerneste supermassive sorte hul, med en rapporteret rødforskydning på z = 7,54, hvilket oversteg rødforskydningen på 7 for den tidligere kendte fjerneste kvasar ULAS J1120+0641 .

Supermassivt sort hul og mindre sort hul i galaksen OJ 287
Sammenligninger af store og små sorte huller i galaksen OJ 287 med solsystemet
Sort hul-skive blusser i galaksen OJ 287
(1:22; animation; 28. april 2020)
Det supermassive sorte hul i NeVe 1 er ansvarlig for Ophiuchus Supercluster-udbruddet - det mest energiske udbrud, der nogensinde er opdaget.
Fra: Chandra X-ray Observatory

I februar 2020 rapporterede astronomer om opdagelsen af ​​Ophiuchus Supercluster-udbruddet, den mest energiske begivenhed i universet, der nogensinde er blevet opdaget siden Big Bang . Det forekom i Ophiuchus-klyngen i galaksen NeVe 1, forårsaget af tilvæksten af ​​næsten 270 millioner solmasser af materiale af dets centrale supermassive sorte hul. Udbruddet varede i omkring 100 millioner år og frigav 5,7 millioner gange mere energi end det kraftigste gamma-stråleudbrud, man kender. Udbruddet udløste chokbølger og stråler af højenergipartikler, der slog intraclustermediet, og skabte et hulrum på omkring 1,5 millioner lysår bredt - ti gange Mælkevejens diameter.

I februar 2021 frigav astronomer for første gang et meget højopløseligt billede af 25.000 aktive supermassive sorte huller, der dækker fire procent af den nordlige himmelhalvkugle, baseret på ultralave radiobølgelængder, som detekteret af Low-Frequency Array (LOFAR) i Europa.

Hawking-stråling

Hawking-stråling er sort-krop-stråling, der forudsiges at blive frigivet af sorte huller på grund af kvanteeffekter nær begivenhedshorisonten. Denne stråling reducerer massen og energien af ​​sorte huller, hvilket får dem til at skrumpe og i sidste ende forsvinde. Hvis sorte huller fordamper via Hawking-stråling, vil et supermassivt sort hul med en masse på 10 11 (100 milliarder) M fordampe på omkring 2×10 100 år. Nogle sorte monsterhuller i universet forventes at fortsætte med at vokse op til måske 10 14 M under sammenbruddet af superhobe af galakser. Selv disse ville fordampe over en tidsskala på op til 10 106 år.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links

Lyt til denne artikel ( 22 minutter )
Talt Wikipedia-ikon
Denne lydfil blev oprettet ud fra en revision af denne artikel dateret 20. marts 2017 og afspejler ikke efterfølgende redigeringer. ( 2017-03-20 )