Szupernehéz fekete lyuk

Article

May 16, 2022

A szupermasszív fekete lyuk (SMBH vagy néha SBH) a fekete lyukak legnagyobb típusa, tömege a Nap tömegének millió-milliárdszorosa (M☉). A fekete lyukak a csillagászati ​​objektumok egy osztálya, amelyek gravitációs összeomláson estek át, és gömb alakú űrrégiókat hagynak maguk után, ahonnan semmi sem tud kiszabadulni, még a fény sem. A megfigyelések azt mutatják, hogy szinte minden nagy galaxis közepén szupermasszív fekete lyuk található. Például a Tejútrendszer galaktikus központjában van egy szupermasszív fekete lyuk, amely megfelel a Sagittarius A* rádióforrásnak. A csillagközi gáz szupermasszív fekete lyukakba való felhalmozódása az a folyamat, amely az aktív galaktikus atommagok és kvazárok táplálásáért felelős. Az Event Horizon Telescope két szupermasszív fekete lyukat közvetlenül rögzített: a Messier 87 óriás elliptikus galaxisban lévő fekete lyukat és a galaxisban lévő fekete lyukat. Tejút központja.

Leírás

A szupermasszív fekete lyukak klasszikus meghatározása szerint a 0,1–1 millió M☉ tömegű fekete lyukak. Egyes csillagászok a legalább 10 milliárd M☉ tömegű fekete lyukakat ultramasszív fekete lyukaknak kezdték el címkézni. Ezek többsége (például a TON 618) kivételesen energikus kvazárokhoz kapcsolódik. Még a nagyobbakat is elképesztően nagy fekete lyukaknak (SLAB) nevezték el, amelyek tömege meghaladja a 100 milliárd M☉-ot. Bár megjegyezték, jelenleg nincs bizonyíték arra, hogy a hihetetlenül nagy fekete lyukak valódiak, megjegyezték, hogy léteznek majdnem ekkora szupermasszív fekete lyukak. Egyes tanulmányok azt sugallják, hogy a maximális tömeg, amelyet egy fekete lyuk elérhet, miközben világító akkuktorok, körülbelül 50 milliárd M☉ nagyságrendű. A szupermasszív fekete lyukak fizikai tulajdonságai egyértelműen megkülönböztetik őket a kisebb tömegű osztályozásoktól. Először is, az eseményhorizont közelében az árapály-erők jelentősen gyengébbek a szupermasszív fekete lyukak esetében. A fekete lyuk eseményhorizontjában lévő testre ható árapályerő fordítottan arányos a fekete lyuk tömegének négyzetével: egy ember egy 10 millió M☉ méretű fekete lyuk eseményhorizontjában körülbelül ugyanolyan árapályerőt tapasztal a feje és a lába között, mint egy ember a föld felszínén. Ellentétben a csillagtömegű fekete lyukakkal, az ember csak akkor tapasztal jelentős árapályerőt, ha nagyon mélyen behatol a fekete lyukba. Ezenkívül némileg ellentmondó megjegyezni, hogy az SMBH átlagos sűrűsége az eseményhorizonton belül (amelyet a fekete lyuk tömege osztva a Schwarzschild-sugarán belüli tér térfogatával) kisebb lehet, mint a víz sűrűsége. Ennek az az oka, hogy a Schwarzschild-sugár egyenesen arányos a tömegével. Mivel egy gömb alakú objektum térfogata (például egy nem forgó fekete lyuk eseményhorizontja) egyenesen arányos a sugár kockájával, a fekete lyuk sűrűsége fordítottan arányos a tömeg négyzetével, így nagyobb. tömegű fekete lyukak átlagos sűrűsége kisebb. Egy (nem forgó) szupermasszív fekete lyuk eseményhorizontjának Schwarzschild sugara, ~1 milliárd M☉, összevethető az Uránusz bolygó pályájának fél-nagy tengelyével, amely 19 AU.

Kutatástörténet

A szupermasszív fekete lyukak megtalálásának története a 3C 273 rádióforrás Maarten Schmidt által végzett vizsgálatával kezdődött 1963-ban. Kezdetben azt hitték, hogy ez egy csillag, de a spektrum rejtélyesnek bizonyult. Megállapították, hogy hidrogén-emissziós vonalakról van szó, amelyek vörös eltolódást mutattak, jelezve, hogy az objektum távolodik a Földtől. A Hubble-törvény azt mutatta, hogy az objektum több milliárd fényévnyi távolságban található, és így több száz galaxis energiáját kell kibocsátania. A kvázi csillag objektumnak vagy kvazárnak nevezett forrás fényváltozási sebessége azt sugallta, hogy a kibocsátó terület átmérője egy parszek vagy annál kisebb volt. 1964-ig négy ilyen forrást azonosítottak. 1963-ban Fred Hoyle és W. A. ​​Fowler a hidrogénégető szupermasszív csillagok (SMS) létezését javasolta a kompozíció magyarázataként.