Det er bekræftet! Sorte huller kommer i mellemstore størrelser

Mellemstørrelse sort hul M82 X-1

Et billede af galaksen Messier 82, der samler data fra NASAs Chandra X-Ray Observatory, Hubble Space Telescope og Spitzer Space Telescope. Mellemmassens sorte hul M82 X-1 er det klareste objekt i indsatsen, cirka klokken 2 nær galaksenes centrum. (Billedkredit: NASA / H. Feng et al.)



Sorte huller findes faktisk i tre størrelser: små, mellemstore og ekstra store, foreslår en ny undersøgelse.



Astronomer har undersøgt mange sorte huller i begge ekstreme størrelser-'stjernemasse' sorte huller, der er et par dusin gange så tungtvejende som solen og supermassive sorte huller, som kan indeholde millioner eller milliarder gange solens masse og lurer i hjertet af de fleste, hvis ikke alle, galakser.

Forskere har opdaget antydninger af meget sjældnere mellemstore sorte huller, der rummer mellem 100 og flere hundrede tusinde solmasser. Men det er svært at veje disse objekter endeligt - så hårdt, at deres eksistens har været et spørgsmål om debat. [ Billeder: Universets sorte huller ]



Sorte huller er mærkelige områder, hvor tyngdekraften er stærk nok til at bøje lys, skæve rum og fordreje tiden. [Se hvordan sorte huller fungerer i denne demokratija.eu infografik.]

Sorte huller er mærkelige områder, hvor tyngdekraften er stærk nok til at bøje lys, skæve rum og fordreje tiden. [Se hvordan sorte huller fungerer i denne demokratija.eu infografik.](Billedkredit: Karl Tate, demokratija.eu -bidragyder)

Men den debat kan nu bringes til ro, siger et forskerhold, der har målt en mellemliggende sort hulles masse med en hidtil uset præcision. Et sort hul i den nærliggende galakse M82 vejer 428 solmasser, giver eller tag hundrede soler eller deromkring, rapporterer de i dag (17. august) i tidsskriftet Nature.



'Objekter i dette område er de mindst forventede af alle sorte huller,' undersøgte medforfatter Richard Mushotzky, astronomiprofessor ved University of Maryland, sagde i en erklæring . 'Astronomer har spurgt,' Findes disse objekter, eller findes de ikke? Hvad er deres egenskaber? ' Indtil nu har vi ikke haft data til at besvare disse spørgsmål. '

Mønstre i lyset

Sorte huller slukker berømt alt, der kommer for tæt på, herunder lys. Men det betyder ikke, at astronomer ikke kan se dem; skarpt røntgenlys strømmer fra superhot-disken af ​​materiale, der spiraler ind i et sort huls mund.

For omkring 15 år siden opdagede NASAs rumfartøj Chandra X-ray Observatory sådanne emissioner fra en kilde i galaksen M82, der ligger omkring 12 millioner lysår væk fra Jorden. I lang tid havde Mushotzky og nogle andre forskere mistanke om, at objektet, kaldet M82 X-1, var et mellemstort sort hul. Men disse mistanke var svære at bekræfte.



'Af grunde, der er meget svære at forstå, har disse objekter modstået standardmålingsteknikker,' sagde Mushotzky.

I den nye undersøgelse tog et team ledet af doktorand Dheeraj Pasham fra University of Maryland et nærmere kig på M82 X-1. De studerede observationer foretaget fra 2004 til 2010 af NASAs Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) satellit, som ophørte med driften i 2012.

RXTE-data afslørede et par gentagne svingninger i M82 X-1's røntgenemissioner. Disse svingninger forekom henholdsvis 5,1 gange i sekundet og 3,3 gange i sekundet - et forhold på tre til to. Denne kendsgerning tillod holdet at bestemme det sorte huls masse.

'I hovedsagen skalerer [frekvensen] af disse 3: 2 -forholdssvingninger invers [ly] med sort hulmasse,' fortalte Pasham til demokratija.eu via e -mail. 'Kort sagt, hvis det sorte hul er lille, er orbitalperioderne ved den inderste cirkulære bane kortere, men hvis det sorte hul er stort, er orbitalperioderne længere (mindre frekvenser).'

Forskerne beregnede M82 X-1's masse til 428 soler, plus eller minus 105 solmasser.

'Efter vores mening, og som papirets dommere ser ud til at være enige, er dette den mest nøjagtige massemåling af et sort hul i mellemmasse til dato,' sagde Pasham.

Lær om vækst i sorte huller

Bekræftelse af eksistensen af ​​mellemliggende sorte huller kunne hjælpe forskere med bedre at forstå de supermassive monstre ved galaksernes kerner.

Sådanne adfærd blev tilsyneladende først dannet i universets meget tidlige dage, bare et par hundrede millioner år efter Big Bang. De kunne ikke have vokset sig så store så hurtigt, hvis deres 'frø' var små sorte huller med stjernemasse (som følge af sammenbrud af kæmpestjerner), sagde Pasham.

'Mange teorier har derfor antydet, at disse oprindelige sorte sorte huller skulle have været et par 100-1.000 gange vores sol,' sagde han. 'Men vi havde ikke faste beviser for sådanne mellemhøje sorte huller.'

Stjernemasse med sorte huller har ofte også parrede røntgenoscillationer, der forekommer i et 3: 2 frekvensforhold. Derfor tyder de nye observationer på, at sorte huller i mellemstørrelse kan opføre sig som opskalerede versioner af sorte hullers systemer med stjernemasse, tilføjede Pasham.

Forskningen er detaljeret i 17. august -udgaven af ​​tidsskriftet Natur .

Følg Mike Wall på Twitter @michaeldwall og Google+ . Følg os @Spacedotcom , Facebook eller Google+ . Oprindeligt udgivet den demokratija.eu .