И все никак не мог собраться написать о небольшой статье, на прошлой неделе появившейся в arxiv.org
A black-hole mass measurement from molecular gas kinematics in NGC4526
Timothy A. Davis, Martin Bureau, Michele Cappellari, Marc Sarzi, Leo Blitz
To appear in Nature online on 30/01/2013.
На первый взгляд- ничего особенного. Сверхмассивными (за миллионы солнечных масс) черными дырами (ЧД) в центрах галактик сейчас мало кого удивишь. Уже давно говорилось, что только падением окружающего вещества (аккрецией) на такие объекты можно разумно объяснить могучее энерговыделение активных галактических ядер. В последние полтора десятилетия оказалось, что в центрах почти всех галактик есть компактные массивные объекты. Но вот с точными измерениям их масс - довольно много трудностей, о которых, как-то даже не очень принято говорить. Вроде как измерены многие десятки галактик, но в большинстве своем - это весьма косвенные измерения. Именно, изучают звездную кинематику - распределение скоростей звезд вдоль луча зрения. А потом по величине разброса скоростей (дисперсии) судят о том, что центральная область "динамически нагрета" - там есть очень массивное тело.
Проблема в том, что пространственная плотность звезд в ядрах галактики так велика, что реально наблюдается сумма отдельных спектров тысяч и даже миллионов звезд, так что масса ЧД - лишь один из параметров динамической модели, которой пытаются описать эту сглаженную картины. Характернейший пример - недавно нашумевшая работа про "самую массивную черную дыру в галактике NGC 1777" Звезд, близко подошедших к ЧД и "чувствующих" ее гравитационное влияние, не так много на остальном фоне. А модель приходится упрощать, вводить допущения об осесимемтричности и т.д., хотя специалисты по звездной динамике знают, что на дисперсию скоростей много чего влияет.
Понятно, что интересны более независимые оценки масс. Один из способов - те самые активные ядра, по переменности излучения которых можно "картировать" внутреннюю область, понять на каком расстоянии и с какой скоростью вращаются газовые облака и, следовательно, измерить массу в центре. Но опять-таки в рамках определенных предположений о геометрии центральной области. И хотя эти оценки массы, как бы более "прямые" - из часто нормируют на данные по дисперсии скоростей.
Разумеется, меньше всего вопросов возникает тогда, когда удается проследить движения отдельных пробных частицы в поле ЧД, убедиться, что у них кеплеровские орбиты (как у планет вокруг Солнца). И по закону всемирного тяготения легко измерить массу. И таких примеров пока не много. Лучший - наша Галактика - Млечный Путь, о чем как-то писал. Здесь удается проследить орбиты отдельных звезд, благо, находимся довольно близко, "всего" в 10 килопарсеках:
Еще в некоторых редких случаях близких галактики можно проследить движения компактных радиоизлучающих мазерных конденсаций, находящихся в газовом диске вблизи черный дыры. Трудоемко, но изящно:
Удается, даже понять, что газовый диск слегка изогнут.
(взято отсюда)
И вот в этой связи меня весьма порадовала та свежая статья о галактике NGC4526 в начале поста. Здесь наблюдали молекулярный газ в линии CO с помощью радиоинтерферометра CARMA на миллиметровых длинах волн. Молекулярного газа в центрах галактик часто весьма много, концентрируется он в плоских дисках, причем этим методом можно строить карты распределения скоростей (поля скоростей), дабы понять в деталях, как движутся пробные частицы - газовые облака. Метод стандартный, но в данных наблюдениях достигнуто очень неплохое пространственное разрешение - четверть угловой секунды, что соответствует 20 парсекам - близко к радиусу сферы влияния черной дыры. Да, картинки пока скучноватые, и все равно приходится строить модели:
Показано распределение скоростей газа (точки) и серая модельная линия. Слева - если бы ЧД не было, в центре - черная дыра с массой в 450 млн. солнечных, справа - 1.2 млрд (уже перебор)
К сожалению, есть некоторая неопределенность с моделями распределения массы в галактике. Но главное - наблюдения движений молекулярного газа в достаточно далеких галактиках (до NGC4526 -- 16 мегапарсек), начали выполнять с субсекундным угловым разрешением. И разрешение будет теперь только расти, причем не надо и в космос ничего запускать, так как значительно лучшего качества данные будет выдавать интерферометр ALMA в чилийской пустыне, когда он заработает в полную силу. И значит, нас наконец-то ожидают массовые и "честные" измерения масс черных дыр в ядрах галактик.
Комментарии (0)