Er zijn geen weegschalen voor het wegen van zwarte gaten. Toch hebben astrofysici van het Moskouse Instituut voor Natuurkunde en Technologie een nieuwe manier bedacht om indirect de massa van een zwart gat te meten. terwijl het ook het bestaan ​​ervan bevestigt. Ze testten de nieuwe methode, gerapporteerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , op het actieve sterrenstelsel Messier 87.

Actieve galactische kernen behoren tot de helderste en meest mysterieuze objecten in de ruimte. Een melkwegstelsel wordt als actief beschouwd als het een dunne lange straal van materie en energie produceert die naar buiten is gericht. Bekend als een relativistische jet, dit fenomeen kan niet worden verklaard door de sterren in de melkweg. De huidige consensus is dat de jets worden geproduceerd door een soort "motoren, " galactische kernen genoemd. Hoewel hun aard slecht wordt begrepen, onderzoekers geloven dat een ronddraaiend zwart gat een actief sterrenstelsel zou kunnen aandrijven.

Messier 87 in het sterrenbeeld Maagd is een actief sterrenstelsel dat het dichtst bij de aarde staat, en ook de best bestudeerde. Het wordt sinds 1781 regelmatig waargenomen, toen het voor het eerst werd ontdekt als een nevel. Het duurde even voordat astronomen beseften dat het een sterrenstelsel was, en zijn optische jet, ontdekt in 1918, was de eerste die ooit werd waargenomen.

De structuur van de Messier 87 jet is nauwkeurig bestudeerd, met zijn plasmastraalsnelheden in kaart gebracht en de temperatuur en deeltjesaantaldichtheid nabij de straal gemeten. De grens van de jet is in zo'n fijn detail bestudeerd dat onderzoekers ontdekten dat het over de hele lengte inhomogeen was, veranderen van vorm van parabolisch naar conisch. Oorspronkelijk ontdekt als een geïsoleerd geval, dit effect werd later bevestigd voor een tiental andere sterrenstelsels, hoewel M87 het duidelijkste voorbeeld van het fenomeen blijft.

De enorme hoeveelheid waarnemingen maakt het mogelijk om hypothesen te testen met betrekking tot de structuur van actieve sterrenstelsels, inclusief de relatie tussen de straalvormonderbreking en de zwaartekrachtinvloed van het zwarte gat. Jetgedrag en het bestaan ​​van het superzware zwarte gat zijn twee kanten van dezelfde medaille:het eerste kan worden verklaard in termen van het laatste, terwijl theoretische modellen van zwarte gaten worden getest via jetobservaties.

Astrofysici maakten gebruik van het feit dat de straalgrens bestaat uit segmenten van twee verschillende krommen en gebruikten de afstand tussen de kern en de breuk van de straal, samen met de breedte van de jet, om indirect de massa en spin van het zwarte gat te meten. Daartoe, MIPT-wetenschappers ontwikkelden een methode die een theoretisch model, computerberekeningen, en telescoopwaarnemingen.

De onderzoekers proberen de straal te beschrijven als een stroom gemagnetiseerde vloeistof. In dit geval, de vorm van de straal wordt bepaald door het elektromagnetische veld erin, die weer van verschillende factoren afhangt, zoals de snelheid en lading van straaldeeltjes, de elektrische stroom in de jet, en de snelheid waarmee het zwarte gat materie ophoopt. Een complexe wisselwerking tussen deze kenmerken en fysieke verschijnselen geeft aanleiding tot de waargenomen breuk.

Er is een theoretisch model dat de breuk voorspelt, zodat het team kon bepalen welke massa van het zwarte gat ertoe leidt dat het model de waargenomen vorm van de jet reproduceert. Dit leverde een nieuw model op voor de schatting van de massa van zwarte gaten, een nieuwe meetmethode, en een bevestiging van de hypothesen die ten grondslag liggen aan het theoretische model.

"De nieuwe onafhankelijke methode voor het schatten van de massa en spin van een zwart gat is het belangrijkste resultaat van ons werk. Hoewel de nauwkeurigheid vergelijkbaar is met die van de bestaande methoden, het heeft het voordeel dat het ons dichter bij het einddoel brengt. Namelijk, het verfijnen van de parameters van de kern 'motor' om de aard ervan beter te begrijpen, " zei Elena Nokhrina, de hoofdauteur van het artikel en plaatsvervangend hoofd van het MIPT-laboratorium dat bij het onderzoek betrokken was.