Ζυγίζοντας μια μαύρη τρύπα

[ΠΑΠΑΣΩΤΗΡΙΟΥ ΛΕΩΝ]

Με το όργανο Gravity στα τηλεσκόπια VLT, που πετυχαίνει μοναδική ακρίβεια φασματοσκοπίας μέσω συμβολομετρίας των VLT στο κοντινό υπέρυθρο, μετρήθηκε με ακρίβεια η μάζα της μαύρης τρύπας του Κβάζαρ 3C 273 (1,9 Gly). Το παραπάνω όργανο πετυχαίνει 10- 30 λήψεις των 30 δευτερολέπτων. Είναι σαν να απέκτησαν τα VLT μεγαλύτερη διακριτική ικανότητα (ευαισθησία) ως και 5 mag.

Η βασική μέθοδος για την μέτρηση της μάζας της μαύρης τρύπας απαιτεί την γνώση της γωνιακής ταχύτητας ενός σωματιδίου που περιφέρεται στον δίσκο προσαύξησης και την απόστασή του από την μαύρη τρύπα (ορίζοντα γεγονότων). Τα Κβάζαρ παρουσιάζουν εκρήξεις ακτινοβολίας (λαμπρότητας) από τον δίσκο, όταν πέφτει απότομα ύλη σε αυτόν. Ένα φωτόνιο αυτής της ακτινοβολία είναι αρχικά στις υπεριώδεις μέχρι που να συγκρουστεί με ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο υδρογόνου. Το τελευταίο επανεκπέμπει το φωτόνιο στο ορατό φως (κοντινό υπέρυθρο μέχρι που να φτάει σε εμάς). Ο χρόνος ανάμεσα στην αρχική έκρηξη και την επανεκπομπή του φωτονίου μας δίνει την απόσταση του ατόμου υδρογόνου από την μαύρη τρύπα. Αυτές οι εκρήξεις λαμπρότητας των Κβάζαρ είναι ανώμαλης περιοδικότητας και μπορεί να παρουσιάσουν κενά διάρκειας ως 100 ημέρες. Ακόμα έχουν σημασία η κλίση και η δομή του δίσκου προσαύξησης, με αποτέλεσμα αυτή η μέθοδος να παρουσιάζει σημαντικές ανακρίβειες.

Το Gravity πετυχαίνει ανάλυση 10 μικρά δευτερολέπτου του τόξου, ή αλλιώς 2 εκατοστών στην απόσταση της Σελήνης. Αυτή η ανάλυση στο Κβαζαρ αντιστοιχεί σε 6000 AU. Με αυτή την ακρίβεια μπορούμε να μετρήσουμε την κλίση του δίσκου προς εμάς. Βρέθηκε ότι το υδρογόνο στον δίσκο προσαύξησης είναι σε απόσταση 45 μικρά του τόξου (0,6 ετών φωτός) από την μαύρη τρύπα. Η ταχύτητά του είναι στα 1500 km/s, που μας δίνει 250 εκατομμύρια ηλιακές μάζες για την μαύρη τρύπα.

Αυτές οι μετρήσεις ακριβείας μας δείχνουν ότι είχαμε υπερεκτιμήσει την μάζα της μαύρης τρύπας στο διπλάσιο.