Enamiku inimeste jaoks näib universumis reisivate hiiglaslike ruumiobjektide täpse massi mõõtmine ebareaalne. Kuid pärast Tšiili põhjaosasse paigaldamist on ALMA raadioteleskoobi viimane antenn, mis töötab nii millimeetri kui ka submillimeetri lainepikkusega, muutunud üsna juhitavaks. Hiiglasliku ALMA antenniväljak asub 16 km Atacama kõrbest ja ühendab 66 antenni. Nad kõik töötavad koos, kui üks suure täpsusega suur teleskoop. Miljonite valgusaastate vahemaadel asuvate supergiantide mustade aukude täpse massi määramine Maa pinnalt ei ole kaugeltki lihtne.
Kus mustad augud varitsevad?
Astronoomid on juba ammu avastanud, et sellised kosmilised kehad, millel on hiiglaslik mass, on peidetud enamiku galaktikate tuumades. Need objektid loodi oma peremees-galaktikate arengu tulemusena pika miljardi aasta jooksul. Ja nende uuring on kaasaegse astrofüüsika prioriteetne ülesanne. Mustad augud annavad suure panuse uute tähtede moodustamisse. Nad, nagu kõik Universumi elavad objektid, kasvavad ja arenevad järk-järgult, avaldades olulist mõju tähtedevahelisele meediumile. Nende kopsakate massi määramiseks on mitmeid viise. Nende valimiseks hinnatakse teatud kriteeriume: objekti kaugus, galaktika tüüp ja teised.
Monster piimateel
Meie Linnutee on oma tuumikus ka supermassive must auk. Ta oli näha Ambur, tähtsa raadiolainete allikana. Astronoomid, kes kasutasid uskumatult täpseid infrapunasteleskoobe, suutsid jälgida selle tähe ümber teiste tähtede trajektoore, kiirgades kõige võimsamaid raadiolainete. Selliste uuringute tulemusena määrati kindlaks selle musta auk mass, mis on 4 miljonit korda suurem kui meie tähe, päikese mass.
Kas on võimalik mõõta mustad augud kaugete galaktikate tuumade struktuuris?
Kaasaegsete astrofüüsikute jaoks ei ole Maale lähima kosmilise koletise massi mõõtmine nii raske. Lõppude lõpuks asub see meie maiste vaatluskeskuste lähedal - "ainult" 25 tuhat valgusaasta. Kuidas määrata teiste galaktikate tuumades peidetud mustade aukude suurus ja mass? Nad on nii kaugel Maast, et nende südamikes olevate tähtede pöörlemiskiiruse mõõtmine on võimatu isegi infrapuna teleskoobide kasutamisega. Teadlased püüavad seda meetodit: nad leiavad mega-chaserite (kvantgeneraatorid, mis kiirgavad elektromagnetlainet tsentimeetrilises vahemikus) raadio-heledad objektid ja vaatavad, kuidas nad ringi liikuvad - must auk. Megamaserid mängivad tuletorni rolli, kuid astronoomide jaoks ei ole nad kõikides galaktikates.
Kasutatakse ka teist meetodit: ioniseeritud gaaside liikumise uurimine galaktiliste tuumade sees. Selliste gaasipilvede liikumise kiirusel põhinev mustade aukude massi arvutamiseks on olemas algoritm. Seda meetodit saab kasutada ainult objektide mõõtmiseks elliptilistes galaktikates ja on täiesti sobimatu spiraalikujuliste galaktikate tuumades peituvate supermassive mustade aukude massi määramiseks. Selliste mõõtmiste võimalus on ainult super-hiiglaslik teleskoop ALMA.
Mida õppis ALMA teleskoop?
Hiljuti huvitati Kyoko Onishi juhitud teadlaste rühmast spiraalne galaktika NGC 1097, mis on meist kaugel ja asub lõunapoolkeral, Pec. Nad uurisid kahe aine: vesiniktsüaniidi (HCN), formüüliumi (HCO +) molekulide tuuma ümber liikumise konfiguratsiooni ja kiirust. Seejärel said ALMA teleskoobiga välja töötatud arvutimudelid kindlaks teha, et sellised näitajad on iseloomulikud mustadele aukudele, mis kaaluvad 140 miljonit päikeseenergiat. Selgub, et NGK 1097 galaktika must auk on supermassiv. See on 35 korda suurem kui meie, asub Linnutee.
See uuring oli esimene, mis viidi läbi ALMA abil spiraalikujulises galaktikas koos hüppajaga. Nüüd astrofüüsika, kasutades seda mudelit, suudab mõõta teisi massiivseid ruumi objekte. Need uuringud aitavad inimkonnal mõista, kuidas nad üksteist ja teisi kosmilisi kehasid mõjutavad.
