Martwisz się, w jaki sposób zamierzasz nakarmić swoją czarną dziurę, gdy dorosnie i stanie się duża? Nie bać się. Korzystając z nowych obserwacji i szczegółowego modelu teoretycznego, zespół badawczy porównał właściwości czarnej dziury galaktyki spiralnej M81 z właściwościami mniejszych czarnych dziur o masie gwiazdowej. Wyniki pokazują, że duże lub małe czarne dziury wydają się jeść podobnie do siebie i wytwarzać podobny rozkład promieniowania rentgenowskiego, optycznego i radiowego. To odkrycie potwierdza implikację teorii względności Einsteina, że czarne dziury wszystkich rozmiarów mają podobne właściwości.
M81 znajduje się około 12 milionów lat świetlnych od Ziemi. W centrum M81 znajduje się czarna dziura, która jest około 70 milionów razy masywniejsza niż Słońce, i generuje energię i promieniowanie, gdy z dużą prędkością ciągnie gaz w środkowym obszarze galaktyki do wewnątrz.
Natomiast tak zwane czarne dziury o masie gwiazdowej, które mają około 10 razy więcej masy niż Słońce, mają inne źródło pożywienia. Te mniejsze czarne dziury pozyskują nowy materiał, wyciągając gaz z orbitującej gwiazdy towarzyszącej. Ponieważ większe i mniejsze czarne dziury występują w różnych środowiskach z różnymi źródłami materiału, z którego można czerpać pokarm, pozostaje pytanie, czy żyją one w ten sam sposób.
„Gdy spojrzymy na dane, okazuje się, że nasz model działa równie dobrze dla gigantycznej czarnej dziury w M81, jak i dla mniejszych” - powiedział Michael Nowak z Massachusetts Institute of Technology. „Wszystko wokół tej ogromnej czarnej dziury wygląda tak samo, z wyjątkiem tego, że jest prawie 10 milionów razy większe”.
Jedną z implikacji teorii ogólnej teorii względności Einsteina jest to, że czarne dziury są prostymi obiektami, a tylko ich masy i spiny determinują ich wpływ na czasoprzestrzeń. Najnowsze badania wskazują, że ta prostota objawia się pomimo skomplikowanych skutków dla środowiska.
Model, którego Markoff i jej koledzy używali do badania czarnych dziur, obejmuje słaby dysk materiału wirujący wokół czarnej dziury. Ta struktura wytwarzałaby głównie promieniowanie rentgenowskie i światło optyczne. Obszar gorącego gazu wokół czarnej dziury byłby widoczny głównie w świetle ultrafioletowym i rentgenowskim. Duży wkład zarówno w radio, jak i promieniowanie rentgenowskie pochodzi z dżetów generowanych przez czarną dziurę. Dane o wielu długościach fal są potrzebne do rozplątania nakładających się źródeł światła.
Wśród aktywnie zasilających czarnych dziur jedna w M81 jest jedną z najciemniejszych, prawdopodobnie dlatego, że jest „niedożywiona”. Jest jednak jednym z najjaśniejszych widzianych z Ziemi ze względu na jego względną bliskość, umożliwiającą wykonywanie wysokiej jakości obserwacji.
„Wygląda na to, że niedożywione czarne dziury są najprostsze w praktyce, być może dlatego, że widzimy bliżej czarnej dziury”, powiedział Andrew Young z University of Bristol w Anglii. „Wydaje się, że nie przejmują się zbytnio tym, skąd biorą jedzenie”.
Ta praca powinna być użyteczna do przewidywania właściwości trzeciej, niepotwierdzonej klasy zwanej czarnymi dziurami o masie pośredniej, z masami leżącymi między masami gwiazdowych i supermasywnych czarnych dziur. Zidentyfikowano niektórych potencjalnych członków tej klasy, ale dowody są kontrowersyjne, więc szczegółowe prognozy dotyczące właściwości tych czarnych dziur powinny być bardzo pomocne.
Oprócz Chandry użyto trzech matryc radiowych (gigantyczny radiowy teleskop falowy, bardzo duża matryca i bardzo długa matryca podstawowa), dwóch milimetrowych teleskopów (interferometr Plateau de Bure i matryca submilimetrowa) oraz obserwatorium optycznego Lick monitorować M81.
Wyniki tego badania zostaną opublikowane w nadchodzącym numerze The Astrophysical Journal.
Źródło wiadomości: Witryna NASA Chandra
