Ahli astrofizik Amerika dan Australia telah menemui calon lubang hitam berjisim sederhana. Mereka mendapat nama ini kerana lebih berat daripada biasa - iaitu, yang terbentuk akibat keruntuhan graviti bintang - objek, tetapi lebih ringan daripada lubang hitam supermasif, biasanya terletak di inti aktif galaksi besar. Asal objek yang tidak biasa masih belum jelas. "Lenta.ru" bercakap mengenai lubang hitam massa perantaraan dan penemuan saintis.
Sebilangan besar lubang hitam yang diketahui oleh para saintis - iaitu objek yang tidak dapat ditinggalkan (mengabaikan kesan kuantum) - adalah lubang hitam berjisim bintang atau lubang hitam supermasif. Asal objek graviti ini jelas bagi para astronom. Yang pertama, seperti namanya, mewakili tahap akhir dalam evolusi pencahayaan berat, ketika reaksi termonuklear berhenti di kedalamannya. Mereka sangat berat sehingga tidak berubah menjadi kerdil putih atau bintang neutron.
Bintang kecil seperti Matahari berubah menjadi kerdil putih. Kekuatan pemampatan graviti mereka diimbangi oleh tolakan elektromagnetik plasma elektron-nuklear. Pada bintang yang lebih berat, graviti dikekang oleh tekanan bahan nuklear, sehingga menghasilkan bintang neutron. Inti objek tersebut dibentuk oleh cecair neutron, yang ditutup dengan lapisan elektron tipis dan inti berat. Akhirnya, pencahayaan paling berat berubah menjadi lubang hitam, yang digambarkan dengan sempurna oleh relativiti am dan fizik statistik.
Kluster bintang globular 47 Toucan
Foto: NASA / ESA / Hubble Heritage
Nilai had jisim kerdil putih, yang menghalangnya berubah menjadi bintang neutron, diperkirakan pada tahun 1932 oleh ahli astrofizik India Subramanian Chandrasekhar. Parameter ini dikira dari keadaan keseimbangan gas elektron degenerasi dan daya graviti. Nilai semasa had Chandrasekhar dianggarkan sekitar 1.4 jisim suria. Had atas jisim bintang neutron, di mana ia tidak berubah menjadi lubang hitam, disebut had Oppenheimer-Volkov. Ia ditentukan dari keadaan keseimbangan tekanan gas neutron yang merosot dan daya graviti. Pada tahun 1939, saintis menerima nilainya pada 0.7 jisim suria; anggaran moden berkisar antara 1.5 hingga 3.0.
Bintang paling besar 200-300 kali lebih berat daripada Matahari. Sebagai peraturan, jisim lubang hitam yang berasal dari bintang tidak melebihi urutan besarnya ini. Di hujung skala yang lain terdapat lubang hitam supermasif - ia beratus-ratus ribu atau bahkan berpuluh-puluh bilion kali lebih berat daripada Matahari. Biasanya raksasa tersebut terletak di pusat aktif galaksi besar dan mempunyai pengaruh yang menentukan terhadapnya. Walaupun fakta bahawa asal lubang hitam supermasif juga menimbulkan banyak persoalan, hingga kini, cukup banyak objek seperti itu (lebih tegas - calon untuknya) telah dijumpai agar tidak meragukan keberadaannya.
Video promosi:
Sebagai contoh, di pusat Bima Sakti, pada jarak 7.86 kiloparsec dari Bumi, adalah objek paling berat di Galaxy - lubang hitam supermasif Sagittarius A *, yang lebih daripada empat juta kali lebih berat daripada Matahari. Dalam sistem bintang besar yang berdekatan, Nebula Andromeda, adalah objek yang lebih berat: lubang hitam supermasif, yang mungkin 140 juta kali lebih berat daripada Matahari. Ahli astronomi menganggarkan bahawa dalam kira-kira empat bilion tahun, lubang hitam supermasif dari Andromeda Nebula akan menelan satu dari Bima Sakti.
Lubang hitam jisim sederhana (artis dibayangkan)
Imej: CfA / M. Weiss
Mekanisme ini menunjukkan kemungkinan lubang hitam raksasa terbentuk - mereka hanya menyerap semua perkara di sekelilingnya. Walau bagaimanapun, persoalannya tetap ada: adakah terdapat lubang hitam secara semula jadi massa perantaraan - antara bintang dan superheavy? Pengamatan beberapa tahun kebelakangan ini, termasuk yang diterbitkan dalam jurnal Nature baru-baru ini, mengesahkannya. Dalam penerbitan itu, penulis melaporkan penemuan kemungkinan calon lubang hitam berjisim sederhana di pusat gugus bintang globular 47 Toucan (NGC 104). Anggaran menunjukkan bahawa ia kira-kira 2.2 ribu kali lebih berat daripada Matahari.
Cluster 47 Toucan terletak 13 ribu tahun cahaya dari Bumi di buruj Toucan. Kumpulan pencahayaan yang terikat secara graviti ini dibezakan oleh usia yang sangat baik (12 bilion tahun) dan kecerahan yang sangat tinggi di antara objek-objek tersebut (hanya selepas omega Centauri). NGC 104 mengandungi beribu-ribu bintang, terbatas pada sfera bersyarat yang berdiameter 120 tahun cahaya (tiga urutan magnitud lebih kecil daripada diameter cakera Bima Sakti). Juga di 47 Toucan, terdapat kira-kira dua puluh pulsar - mereka menjadi objek utama penyelidikan oleh para saintis.
Pencarian sebelumnya di pusat NGC 104 untuk lubang hitam tidak berjaya. Objek-objek seperti itu menampakkan diri dengan cara tidak langsung, oleh ciri sinar-X yang berasal dari cakera penambahan di sekelilingnya, yang terbentuk oleh gas yang dipanaskan. Sementara itu, pusat NGC 104 hampir tidak mengandungi gas. Sebaliknya, lubang hitam dapat dikesan oleh kesannya pada bintang-bintang yang berputar di sekitarnya - sesuatu seperti ini adalah mungkin untuk mengkaji Sagittarius A *. Namun, walaupun di sini, para saintis menghadapi masalah - pusat NGC 104 mengandungi terlalu banyak bintang untuk dapat memahami pergerakan masing-masing.
Teleskop radio taman
Foto: David McClenaghan / CSIRO
Para saintis telah berusaha mengatasi kedua-dua kesukaran tersebut, dan pada masa yang sama tidak meninggalkan kaedah biasa untuk mengesan lubang hitam. Pertama, para astronom menganalisis dinamika bintang-bintang dari keseluruhan gugus globular secara keseluruhan, dan bukan hanya bintang-bintang yang berada dekat dengan pusatnya. Untuk melakukan ini, penulis mengambil data mengenai dinamika luminari 47 Toucan, yang dikumpulkan semasa pemerhatian oleh balai cerap radio Australia Parkes. Para saintis menggunakan maklumat yang diperoleh untuk pemodelan komputer dalam rangka masalah graviti badan N. Ini menunjukkan bahawa ada sesuatu di pusat NGC 104 yang menyerupai ciri-ciri lubang hitam jisim sederhana. Namun, ini tidak mencukupi.
Para penyelidik memutuskan untuk menguji penemuan mereka di pulsar - sisa-sisa bintang mati yang padat, isyarat radio yang mana para astronom telah belajar untuk mengesan dengan baik. Sekiranya NGC 104 mengandungi lubang hitam berjisim sederhana, maka pulsar tidak boleh terletak terlalu dekat dengan pusat 47 Toucan - dan sebaliknya. Seperti yang diharapkan oleh penulis, senario pertama disahkan: lokasi pulsar di NGC 104 berkorelasi dengan baik dengan fakta bahawa terdapat lubang hitam jisim rata-rata di pusat kluster.
Penulis percaya bahawa objek graviti seperti ini dapat ditempatkan di pusat kelompok globular lain - mungkin, di mana mereka sudah atau belum dicari. Ini memerlukan pertimbangan yang teliti bagi setiap kelompok ini. Peranan apa yang dimainkan oleh lubang hitam jisim pertengahan dan bagaimana ia muncul? Ia belum diketahui secara pasti. Walaupun terdapat banyak pilihan untuk evolusi mereka yang lebih jauh, penulis bersama kajian Bulent Kiziltan percaya bahawa "mereka mungkin benih asli yang tumbuh menjadi raksasa yang kita lihat hari ini di pusat galaksi."
Yuri Sukhov
