Ехокартірованіе в галактиках допомагає вимірювати відстані в космосі

Процес відображення луна, також відомий як відображення реверберації, починається, коли диск гарячий

плазми (атоми, що втратили електрони) поряд зчорною діркою стає яскравіше, іноді навіть випромінюючи короткі спалахи видимого світла (тобто довжини хвиль, які можна побачити людським оком). Це світло уникає диска і в кінцевому підсумку потрапляє в загальну рису більшості надмасивних систем чорних дірок: величезна хмара пилу у формі бублика (також відомого як торус). Коли спалах світла від акреційного диска досягає внутрішньої стінки запорошеного торуса, світло поглинається, внаслідок чого пил нагрівається і випромінює інфрачервоне світло. Це просвітлення торуса - пряма відповідь або, можна сказати, "луна" змін, що відбуваються в диску.

 У центрі знаходиться надмасивна чорнадіра, оточена диском із матеріалу, який називається акреційним диском. Коли диск стає яскравішим, виникають короткі спалахи видимого світла. Сині стрілки показують світло від цього спалаху, що рухається від чорної діри, як до спостерігача на Землі, так і до величезної структури у формі пончика (називається торусом), зробленого з пилу. Світло поглинається, внаслідок чого пил нагрівається і випромінює інфрачервоне світло. Це освітлення пилу є прямою відповіддю - або, можна сказати, "луною" - змін, що відбуваються в диску. Червоні стрілки показують це світло, що віддаляється від галактики, в тому ж напрямку, що й початковий спалах видимого світла. Таким чином, спостерігач спочатку побачить видиме світло, а потім (за наявності відповідного обладнання) інфрачервоний. Надано: НАСА/Лабораторія реактивного руху Калтеха

Відстань від аккреционного диска до внутрішньоїчастини пилового торуса може бути величезним - мільярди або трильйони кілометрів. Навіть світло, що рухається зі швидкістю 300 000 км в секунду, може пройти цю відстань за місяці або роки. Якщо астрономи можуть спостерігати як початкову спалах видимого світла в аккреційному диску, так і подальше інфрачервоне підвищення яскравості торуса, вони також можуть виміряти час, який треба було світла, щоб пройти між цими двома структурами. Оскільки світло поширюється зі стандартною швидкістю, ця інформація дає астрономам уявлення про відстані між диском і торусом.

Потім вчені можуть використовувати вимірвідстані для розрахунку світності диска і теоретично його відстані від Землі. Яким чином? Справа в тому, що температура в тій частині диска, яка ближче всього до чорної діри, може досягати десятків тисяч градусів. Вона настільки висока, що навіть атоми розриваються на частини, а частинки пилу в стані утворюватися. У міру віддалення від чорної діри температура диска поступово знижується.

Астрономи знають, що пил утворюється, колитемпература опускається приблизно до 1 200 градусів за Цельсієм. Таким чином, чим більше енергії випромінює диск, тим далі від нього утворюється пил. В результаті вимірювання відстані між аккреційним диском і торусом дає уявлення про вихідний енергії диска, яка прямо пропорційна його світності.

Ідея використовувати ехокартографію для вимірюваннявідстані від Землі до далеких галактик не нова, але новий експеримент вчених показує значні успіхи в демонстрації її можливостей. Це найбільше дослідження в своєму роді підтверджує, що подібне вимір однаково діє у всіх галактиках, незалежно від таких змінних, як розмір чорної діри.

Однак через безліч факторів авторам невистачає точності вимірювання відстані. Зокрема, за словами вчених, їм потрібно більше дізнатися про структуру внутрішніх областей пилового торуса, навколишнього чорну діру. Ця структура може впливати на те, які саме довжини хвиль інфрачервоного світла випромінює пил, коли світ уперше досягає її.

Читати також

Створити термоядерний реактор на Землі реально. Які будуть наслідки?

Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне

На 3 день хвороби більшість хворих COVID-19 втрачають нюх і часто страждають нежиттю