Svarbus atradimas: astrofizikai išmatavo juodųjų skylių spinduliuotę – ką tai reiškia?

Bendrai sąryšis vadinamas juodųjų skylių akrecijos fundamentine plokštuma (FP), nes trimatėje diagramoje atrodo daugmaž kaip plokštuma. Deja, toks matavimas nėra labai patikimas. Dabar atrastas naujas, patikimesnis sąryšis, pavadintas milimetrinių bangų fundamentine plokštuma (mmFP).

Jis susieja juodosios skylės masę, rentgeno spinduliuotę 2-10 kiloelektronvoltų ruože (kelis tūkstančius kartų energingesnę už regimuosius spindulius) ir vieno milimetro bangos ilgio spinduliuotę (porą tūkstančių kartų mažesnės energijos už regimuosius).

Pasitelkę 136 aktyvių galaktikų duomenis, tyrėjai pirmiausia aptiko sąryšį tarp juodosios skylės masės ir milimetrinės spinduliuotės intensyvumo, kuris yra šiek tiek silpnesnis už tiesinį: 10 kartų stipriau spinduliuojantis aktyvus branduolys turi apie šešis kartus masyvesnę juodąją skylę.

Juodųjų skylių masės vertės aplink šį sąryšį išsibarsčiusios maždaug puse eilės – kitaip tariant, jos gali būti iki trijų kartų didesnės ar mažesnės už sąryšio duodamą prognozę. Prijungus rentgeno intensyvumą, sąryšis pakinta: priklausomybė nuo milimetrinės spinduliuotės pasidaro beveik tiesinė, o nuo rentgeno – šiek tiek neigiama.

Taip pat jis tampa patikimesnis – nuokrypiai nuo prognozės tipiškai siekia iki 2,5 karto. Toks patikimumas palyginamas su geriausiais kitais netiesioginiais metodais nustatyti juodosios skylės masę.

Atradimas svarbus dviem aspektais.

Pirma, tai yra naujas gana patikimas būdas įvertinti juodosios skylės masę, remiantis daug lengviau išmatuojamais parametrais – aktyvaus branduolio šviesiu dviejuose ruožuose. Antra, bet koks aktyvaus branduolio spinduliuotės modelis turi paaiškinti šį sąryšį.

Tyrėjai išbandė keletą modelių ir nustatė, kad geriausiai stebėjimus paaiškina vadinamasis advekcijos dominuojamos akrecinės tėkmės modelis, pagal kurį juodąją skylę supančios plazmos jonai daug karštesni už elektronus, todėl didžioji dalis dujų energijos nukeliauja tiesiai į juodąją skylę, o ne yra išspinduliuojama.

Kitas neblogai paaiškinantis modelis yra nedidelė čiurkšlė, besiveržianti iš juodosios skylės prieigų. Tokie modeliai dažnai naudojami palyginus neryškių aktyvių branduolių savybėms aprašyti.

Tačiau mmFP galioja ir labai ryškiems aktyviems branduoliams, kurių kitas savybes geriau aprašo plono akrecinio disko modelis, pagal kurį plazma aplink juodąją skylę sudaro ploną tankų diską ir efektyviai spinduliuoja. Bet šis modelis mmFP nepaaiškina. Panašu, kad advekcijos dominuojama, t.y. retos plazmos spinduliuotė svarbi ir labai ryškiems aktyviems branduoliams, bent jau milimetrinių bangų ruože.

Tyrimo rezultatai arXiv.