Studenci astronomii odkrywają, że maleńka pobliska galaktyka skrywa ogromną tajemnicę

Zaczęło się od pracy domowej: zajęcia z astronomii na Uniwersytecie Teksasu prowadzone wspólnie przez kampusy w Austin i San Antonio doprowadziły do ​​odkrycia studentów, które trafiło na łamy czasopisma naukowego.

Naukowcy uważają, że Segue 1, słaba galaktyka krążąca wokół Drogi Mlecznej liczy zaledwie 75 tys lata świetlne zdecydowanie było tłoczno ciemna materiasubstancja w pokój które nie świeci i nie wchodzi w interakcję ze światłem. Niektórzy naukowcy zalecają to miejsce jako kluczowe miejsce we wszechświecie lokalnym do badania tego tajemniczego materiału.

Jednak nowe badania pokazują, że ta słaba galaktyka karłowata czerpie większość swojej masy z nieznanej wcześniej supermasy czarna dziuraktóra jest również niewidzialna, a nie ciemna materia. Szacuje się, że czarna dziura waży ponad 450 000 słoneczny. Nathaniel Lujan, absolwent w San Antonio, wykorzystał zaawansowane techniki modelowania komputerowego, których nauczył się na kursie Dynamiki Galaktycznej i Grawitacyjnej, aby pomóc odkryć tego kosmicznego olbrzyma czającego się w cieniu Segue 1.

Odkrycie stwarza możliwość, że gigantyczne czarne dziury są bardziej wszechobecne, niż wcześniej sądzono – nawet w najmniejszych galaktykach – i że astronomiczne zrozumienie tego, co spaja galaktyki karłowate, może nie być takie, jak kiedyś wydawało się.

„To niesamowite” – powiedział Lujan podczas wydarzenia prezentacja na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Anchorage na Alasce, „ponieważ Segue 1 jest galaktyką, którą ledwo widzimy, ale sugeruję, że w jej centrum znajduje się supermasywna czarna dziura o masie pół miliona mas Słońca”.

Segue 1, dostrzeżona po raz pierwszy w 2006 roku przez teleskop Sloan Digital Sky Survey w Nowym Meksyku, ma zbyt mało gwiazd, aby zapewnić grawitację potrzebną do utrzymania jej razem w przestrzeni. Wcześniej naukowcy spekulowali, że galaktykę należy chronić przed rozproszeniem przez halo ciemnej materii – zasadniczo kulę niewidzialnego materiału otaczającą galaktykę.

Studenci zaczęli badać Segue 1 w ramach pracy domowej, powiedział Karl Gebhardt, profesor astronomii na UT Austin, który wykładał pod okiem adiunkta Richarda Anantu z UT San Antonio. Chciał im pokazać, jak przeprowadzać symulacje komputerowe, aby wywnioskować to, czego nie można zobaczyć.

Ponieważ wiadomo, że część 1 zawiera dużo ciemnej materii, klasa wykorzystała ją do ćwiczeń. Profesorowie podzielili uczniów na trzy grupy: jedną skupiającą się na ciemnej materii, drugą obejmującą hipotetyczną czarną dziurę i trzecią, która sprawdzała liczbę gwiazd. Celem było znalezienie scenariusza, który najlepiej odpowiada rzeczywistemu zachowaniu gwiazd w układzie.

Najpierw musieli wyeliminować ze swojego zbioru danych gwiazdy na krawędziach galaktyki, które zostały przeciągnięte przez Drogę Mleczną. Celem było wyizolowanie gwiazd, które były wyraźniejsze pod wpływem grawitacji Segue 1. Następnie uczniowie badali prędkość i kierunek pozostałych gwiazd.

Nie przegap naszych najnowszych artykułów: dodaj Mashable jako zaufane źródło wiadomości w Google.

Odkryli, że gwiazdy poruszają się w kierunku centrum po szybkich i ciasnych orbitach, co oznacza, że ​​krążą wokół czarnej dziury. Modele obejmujące czarną dziurę były zdecydowanie najlepiej dopasowane do rzeczywistych ruchów gwiazd Segue 1.

Nie spodziewałem się tego, Gebhardt powiedział Mashable. „Powiedziałem: «OK, cóż, musimy to napisać»”.

The wyniki niedawno pojawił się w Listy z dziennika astrofizycznegoz kilkoma uczniami z klasy wiosennej 2024 wymienionymi jako współautorzy.

Crne rupe su tajanstvena područja u svemiru gdje je gravitacija toliko jaka da ništa – čak ni svjetlost – ne može pobjeći. Jeszcze kilka dekad temu ich istnienie było niepewne, ale w 2019 roku teleskop Event Horizon wykonał pierwsze zdjęcie jednego z nich na świecie. Messiera 87 galaktyka oddalona o około 53 miliony lat świetlnych. Zamiast powierzchni czarne dziury mają coś, co nazywa się „horyzont zdarzeń„ — punkt, powyżej którego wszystko, co przechodzi, zostaje utracone na zawsze. Naukowcy mogą fotografować czarne dziury jedynie poprzez uchwycenie wirującego wokół nich świecącego gazu i cienia rzucanego przez ich grawitację na to światło.

Dodatkową niespodzianką dla klasy było to, jak masywna wydaje się centralna czarna dziura. Ich modele pokazują, że może być około 10 razy większa niż wszystkie gwiazdy w galaktyce karłowatej. W większości przypadków liczba gwiazd w galaktyce przewyższa liczbę czarnych dziur.

„Może to wynikać z tego, że Segue 1 w pewnym sensie nas okłamuje” – powiedział Lujan. „Mogła zacząć jako znacznie większa galaktyka, a ze względu na bliską interakcję z Drogą Mleczną, Droga Mleczna wchłonęła gaz i uniemożliwiła galaktyce tworzenie się gwiazd”.

W swojej pracy doktorskiej Lujan planuje wykorzystać zaawansowane komputery i sztuczną inteligencję do przeprowadzenia większej liczby symulacji innych galaktyk karłowatych, które wcześniej uważano za zdominowane przez ciemną materię.

Innym możliwym wyjaśnieniem Segue 1 jest to, że może być podobna do nowego typu galaktyki, którą odkryła NASZ‘z Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Naukowcy nazywają te obiekty znalezione we wczesnym wszechświecie „małe czerwone kropki.” Wydaje się, że wyewoluowały z supermasywnymi czarnymi dziurami i kilkoma gwiazdami. Jeden z zespołów badawczych zasugerował, że mogą to być gigantyczne kule gazu owinięte wokół czarnych dziur, nazywając je „gwiazdami czarnych dziur”.

Badanie stanowi ważne przypomnienie, że nowych rzeczy można się nauczyć jedynie patrząc na stare dane w inny sposób, stwierdził Gebhardt.

„Naprawdę ekscytuje mnie to, że galaktyki, które tu znajdujemy, jak Segue 1, mogą być analogiczne do wczesnego Wszechświata, gdzie czarne dziury są naprawdę masywne” – powiedział. „I tak, niezależnie od tego, czy wystarczająco zastanowiliśmy się, jak zbudować te rzeczy, natura znalazła sposób”.