Astronomijas studenti atklāj, ka tuvējā galaktika slēpj milzīgu noslēpumu

Tas sākās ar mājasdarbu: Teksasas Universitātes astronomijas nodarbība, ko kopīgi vada tās Ostinas un Sanantonio pilsētiņas, ir novedusi pie tā, ka studenti ir izdarījuši atklājumu, kas ir nonācis zinātniskā žurnāla lapās.

Pētnieki ir uzskatījuši, ka Segue 1, niecīga galaktika, kas riņķo ap Piena ceļu tikai 75 000 gaismas gadi promenade, bija pildīta ar tumšā vielaviela telpa kas nespīd un nesadarbojas ar gaismu. Daži zinātnieki ir ieteikuši to kā galveno vietu vietējā Visumā, kur pētīt šo noslēpumaino materiālu.

Wager jauns pētījums liecina, ka blāvā pundurgalaktika lielāko daļu savas masas iegūst no iepriekš nezināmas supermasīvas. melnais caurumskas arī ir neredzama, nevis tumšā viela. Tiek lēsts, ka melnais caurums sver vairāk nekā 450 000 saules. Nataniels Lujans, Sanantonio absolvents, izmantoja progresīvas datormodelēšanas metodes, kuras apguva savā Galaktiskās un gravitācijas dinamikas kursā, lai palīdzētu atklāt šo kosmisko milzi, kas slēpjas Segue 1 ēnās.

Šis atklājums rada iespēju, ka milzīgie melnie caurumi ir sastopami vairāk, nekā tika uzskatīts iepriekš — pat vismazākajās galaktikās — un ka astronomu izpratne par to, kas satur kopā pundurgalaktikas, var nebūt tāda, kā kādreiz šķita.

“Tas ir pārsteidzoši,” sacīja Lujāns prezentācija Amerikas Astronomijas biedrības sanāksmē Ankoridžā, Aļaskā, “jo Segue 1 ir galaktika, kuru mēs gandrīz neredzam, wager es ierosinu, ka tās centrā atrodas pusmiljona saules masas supermasīvs melnais caurums.”

Segue 1, kas pirmo reizi tika pamanīts 2006. gadā ar Sloan Digital Sky Survey teleskopu Ņūmeksikā, ir pārāk maz zvaigžņu, lai tam būtu vajadzīgais gravitācijas spēks, lai noturētu sevi kopā kosmosā. Iepriekš zinātnieki ir spekulējuši, ka tumšās matērijas oreols — būtībā neredzama materiāla bumba, kas ieskauj galaktiku — noteikti neļauj tai izkliedēties.

Studenti sāka pētīt Segue 1 kā mājasdarbu, sacīja Karls Gebhards, UT Ostinas astronomijas profesors, kurš pasniedza stundu kopā ar UT Sanantonio docentu Ričardu Anantu. Viņš gribēja viņiem parādīt, kā palaist datorsimulācijas, lai secinātu, ko nevar redzēt.

Tā kā bija zināms, ka Segue 1 satur daudz tumšās vielas, klase to izmantoja vingrinājumam. Profesori sadalīja studentus trīs grupās: viena, lai koncentrētos uz tumšo vielu, otra, lai iekļautu hipotētisku melno caurumu, un otra, lai aplūkotu zvaigžņu daudzumu. Mērķis bija atrast, kurš scenārijs vislabāk atbilst faktiskajai zvaigžņu uzvedībai sistēmā.

Vispirms viņiem bija jāizslēdz no savas datu kopas zvaigznes galaktikas nomalē, ko vilka Piena ceļš. Mērķis bija izolēt zvaigznes, kuras bija skaidrāk pakļautas Segue 1 gravitācijas ietekmei. Pēc tam skolēni pētīja atlikušo zvaigžņu ātrumu un virzienu.

Nepalaidiet garām mūsu jaunākos stāstus: pievienojiet Mashable kā uzticamu ziņu avotu Google tīklā.

Viņi atklāja, ka zvaigznes virzienā uz centru pārvietojas pa ātrām, ciešām orbītām, kas liecina, ka tās riņķo ap melno caurumu. Modeļi, kuros bija melnais caurums, bija vispiemērotākie Segue 1 faktiskajām zvaigžņu kustībām.

“Es to negaidīju,” Mashable sacīja Gebhards. “Es teicu:” Labi, mums tas ir jāuzraksta.

The rezultātus nesen parādījās Astrophysical Journal Letterskurā vairāki skolēni no 2024. gada pavasara klases tika atzīti par līdzautoriem.

Melnie caurumi ir noslēpumaini kosmosa reģioni, kur gravitācija ir tik spēcīga, ka nekas – pat gaisma – nevar izkļūt. Tikai pirms vairākiem gadu desmitiem to eksistence bija neskaidra, taču 2019. gadā Occasion Horizon teleskops uzņēma pirmo teleskopu teleskopā. Mesjē 87 galaktika, kas atrodas aptuveni 53 miljonu gaismas gadu attālumā. Virsmas vietā melnajiem caurumiem ir kaut kas, ko sauc par “notikumu horizonts” — punkts, aiz kura viss, kas šķērso, tiek zaudēts uz visiem laikiem. Zinātnieki var nofotografēt melnos caurumus, tikai fiksējot ap tiem virpuļojošo kvēlojošo gāzi un ēnu, ko viņu gravitācija met uz šo gaismu.

Papildu pārsteigums klasei bija tas, cik masīvs šķiet centrālais melnais caurums. Viņu modeļi atklāj, ka tas varētu būt aptuveni 10 reizes lielāks nekā visām pundurgalaktikas zvaigznēm. Vairumā gadījumu galaktikas zvaigznes pārsniedz melno caurumu.

“Tas varētu būt tāpēc, ka Segue 1 patiesībā mums melo,” sacīja Lujans. “Tā varētu būt sākusies kā daudz lielāka galaktika, un tā ciešās mijiedarbības ar Piena Ceļu dēļ Piena ceļš ir izsūknējis gāzi un kavējis zvaigžņu veidošanos galaktikā.”

Savam promocijas darbam Lujans plāno izmantot modernus datorus un mākslīgo intelektu, lai veiktu vairāk simulāciju citās pundurgalaktikās, kurās iepriekš tika uzskatīts, ka dominē tumšā viela.

Pētnieku grupa ir ierosinājusi, ka mazie sarkanie punktiņi, kas atrasti agrīnajā Visumā, varētu būt milzīgas gāzes sfēras, kas aptītas ap melnajiem caurumiem un sauktas par “melno caurumu zvaigznēm”.
Autori: T. Millers / A. de Grāfs / Maksa Planka Astronomijas institūta ilustrācija

Vēl viens iespējamais Segue 1 skaidrojums ir tāds, ka tas varētu būt līdzīgs jauna veida galaktikai, ko atklāja NASAs Džeimsa Veba kosmiskais teleskops. Zinātnieki šos agrīnajā Visumā atrastos objektus dēvē par “mazi sarkani punktiņiŠķiet, ka tie ir attīstījušies ar milzīgiem melnajiem caurumiem un dažām zvaigznēm. Viena pētnieku grupa ir ierosinājusi, ka tās varētu būt milzīgas gāzes sfēras, kas aptītas ap melnajiem caurumiem, nodēvējot tās par “melno caurumu zvaigznēm”.

Pētījums ir svarīgs atgādinājums, ka jaunas lietas var iemācīties, vienkārši aplūkojot vecos datus citādā veidā, sacīja Gebhards.

“Mani patiešām sajūsmina tas, ka šīs šeit sastopamās galaktikas, piemēram, Segue 1, var būt analogas agrīnajam Visumam, kur melnie caurumi ir patiešām masīvi,” viņš teica. “Un tā, neatkarīgi no tā, vai esam pietiekami rūpīgi domājuši par to, kā šīs lietas uzbūvēt, daba ir atradusi veidu.”