Kur dingo juodosios bedugnės? (8)
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Bet IMBH medžiotojams dar ne viskas prarasta. Pagalba pildant lentynas gali pasiekti iš netikėto šaltinio – kitų trūkstamų kosmoso objektų. Kol vieni astronomai po dangų žvalgėsi IMBH, kiti ieškojo trūkstamų nykštukinių galaktikų. Šios galaktikos, kaip sufleruoja pavadinimas, nėra didelės ir dažnai aptinkamos didelių galaktikų, tokių kaip Paukščių Takas, orbitose. Tik bėda, „nematome jų nė iš tol tiek, kiek reikėtų“, sako Joseph Silk, astrofizikas iš Oxfordo universiteto.
Standartiniame kosmologijos modelyje galaktikos ir galaktikų spiečiai skendi inertiškoje neregimoje tamsiojoje materijoje, kurios gravitacija išlaiko šių darinių struktūrą. Kai astronomai atlieka kompiuterines galaktikų formavimosi ankstyvojoje visatoje simuliacijas, lieka daugybė nykštukinių nesusijungusių galaktikų. Tačiau tikroje visatoje jų regime daug mažiau. Silkas įvardina ir dar vieną problemą: matomų nykštukinių galaktikų centruose esančios žvaigždės sukasi nepakankamai greitai. Standartinė teorija numato, kad nykštukinių galaktikų šerdyse turėtų būti tamsiosios materijos „kūpsnis“, dėl kurio gravitacijos žvaigždės turėtų skrieti gerokai greičiau, nei matome.
„Vieno sprendinio logika aiški – susijungiant galaktikoms, tas pats vyksta ir su jų juodosiomis bedugnėmis“
Tokie neatitikimai paskatino kai kuriuos astronomus siūlyti persvarstyti tai, ką manome žiną apie tamsiąją materiją. Įprastai kosmologai tamsiąją materiją vadina „šalta“ – tai yra nerangią ir lėtai judančią, kaip šaltų dujų molekules. Bet jeigu tamsiosios materijos dalelių masė mažesnė, nei manome, jos būtų miklesnės ir ne taip linkusios burtis. „Ankstyvojoje visatoje ji būtų veikusi, kaip plaktuvas, sumaišantis visus ingredientus ir panaikinantis smulkesnes struktūras,“ sako Marla Geha iš Yale universiteto. Gl dėl to nematome tiek nykštukinių galaktikų, kiek jų numato standartinė kosmologijos teorija. Tokia judri, „šilta“ tamsioji materija taip pat būtų pernelyg nerami, kad apsistotų nykštukinių galaktikų centruose, dėl to susidarytų mažesnė šerdis, o ne kūpsnis, taigi ir lėčiau skriejančios žvaigždės.
Tai galima paaiškinimas, bet Silk linkęs naudoti ne tokias radikalias priemones. „Man keistai problemų sprendimas, išradinėjant naują fiziką, kai jas puikiausiai galima išspręsti ir žinoma fizika,“ sako jis. Praėjusį balandį publikuotame straipsnyje jis teigia, kad yra paprastesnis nykštukinių galaktikų mįslių sprendimas: daugumos jų centruose yra IMBH.
Iš pirmo žvilgsnio, Silko pasiūlymo logika aiški. Didelių galaktikų centruose juodosios bedugnės didelės, mažesnių galaktikų centruose – atitinkamai mažesnės. O mažesnėms galaktikoms buriantis į didesnes struktūras, jų centrinės juodosios bedugnės irgi susijungia.
Nykstantis dvigubas aktas
Vidutinio dydžio JB poravimasis su mažomis galaktikomis irgi logiškas. Nykštukinių galaktikų gyvenimo pradžioje IMBH netrūko dujų, kurių galingi išsiveržimai sunaikino didžiąją galaktikos dalį. „Lieka daugybė nykštukinių galaktikų, bet praktiškai visos jos mažos,“ sako Silkas. Tokos mažos galaktikos nėra ryškios ir tai paaiškintų, kodėl jas taip sunku išvysti. Ši idėja susilaukė paspirties lapkritį, kai astronomų komanda, vadovaujama Stacy Kim iš Ohio valstijos universiteto, naudodama Sloan Digital Sky Survey duomenis, įvertino, kiek blyškių nykštukinių galaktikų turėtų būti netoli mūsų Paukščių Tako. Atsakymas iš esmės sutapo su šalta tamsiąją materija paremtos kosmologijos prognozėmis.
Kūpsnio problemą ankstyvos ir aktyvios IMBH irgi gali paaiškinti, nes jos rentgeno spindulių blyksniai būtų nubloškę didelę dalį centrinės tamsiosios materijos sankaupos. Tačiau su šia interpretacija sutinka ne visi. „IMBH paveiktų labai mažus regionus, tikriausiai gerokai mažesnius, nes mastelis, kuriuo ieškomi kūpsnių branduoliai,“ sako nykštukines galaktikas tyrinėjantis Andrew Cooper iš Durhamo universiteto, JK.
Netiesioginių IMBH buvimo nykštukinėse galaktikose įrodymų būta jau devintojo dešimtmečio gale. Tai, jeigu Silkas teisus, per visus vėlesniu dešimtmečius nepavyko rasti konkretesnių jų egzistavimo įrodymų ? Galimą atsakymą pateikė praėjusį kovą NuSTAR kosminio teleskopo stebėjimo duomenimis paremtas tyrimas. 40 stebėjimo mėnesių analizė rodo, kad mažos masės galaktikos absorbuoja daug rentgeno spindulių, todėl beveik pusės mažos masės galaktikų centruose esančių aktyvių JB sprogstamos emisijos absorbuojamos prieš pasiekdamos mus. Yra ir kita tokio slaptumo priežastis. Savo gyvenimo pradžioje joms ryjant dujas, susidarydavo blyksniai, nublokšdavę tolyn didžiąją dalį materijos, kuri būtų galėjusi tapti jų maistu. „Aktyvių JB turėtų būti 10 mažiau, nei pasyvių,“ vertina Silkas. „Norint pamatyti rentgeno spindulius skleidžiančią juodąją bedugnę, reikia užklupti ją tinkamu metu.“ Ir net tokiu atveju, rentgeno spinduliavimo absorbciją atskleidžiantis NuSTAR stebėjimas rodo, kad mus pasiekia tik silpnas signalas. Dabartiniai rentgeno spindulių teleskopai, tokie kaip kosminė Chandra observatorija, nustumiama prie savo galimybių ribos. „Rentgeno spinduliavimą tiriantiems astronomams reikia itin pasistengti,“ pažymi Silkas. „Todėl ši sritis tinkamo dėmesio ir susilaukė tik prieš metus ar du.“
Mezcua sutinka, kad nykštukinės galaktikos – labiausiai tikėtina trūkstamų IMBH paieškų vieta, nors nėra tokia užtikrinta, kaip jos ten atsidūrė. Yra dvi pagrindinės galimybės: arba jos susiformavo, kolapsuojant pirmosioms masyvioms žvaigždėms, arba, kai milžiniški dujų debesys sugniužo po savo svoriu. Antruoju mechanizmu susiformavusių IMBH masė būtų maždaug 10 didesnė, nei susiformavusių pirmuoju būdu, kas atitiktų kol kas aptiktus kandidatus, bet dėl proceso jautrumo jos būtų santykinai retos. Pasak Mezcua, „jei juodosios bedugnės susiformavo iš žvaigždžių, tada jos turėtų būti 90 procentų nykštukinių galaktikų.“ Ši dalis sumažėja iki 50 procentų, jeigu jos kilo iš dujų debesų. Silkas nusiteikęs optimistiškiau. „Pritaikius abu scenarijus, IMBH gali būti visose nykštukinėse galaktikose,“ sako jis.
Debatus galima išspręsti kartą ir visiems laikams: reikia ieškoti gravitacinių bangų. Kol kas kelis užfiksuotus gravitacinių bangų atvejus sukėlė neutroninių žvaigždžių arba žvaigždinės masė JB susiliejimas. „Tikimasi, kad kitas žingsnis bus susiduriančių IMBH aptikimas“ viliasi Mezcua. Jeigu ir kai tai nutiks, ji pagaliau užbaigs savo kolekciją.
Colin Stuart
www.newscientist.com