Πώς μπορεί να μετρηθεί η μάζα μιας μαύρης οπής;
1. Μέτρηση τροχιακών ταχυτήτων των αστεριών και του αερίου:
* Νόμοι του Kepler: Αυτή η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι αντικρούει γύρω από ένα τεράστιο αντικείμενο, όπως μια μαύρη τρύπα, ακολουθήστε τους νόμους της πλανητικής κίνησης του Kepler. Παρατηρώντας την τροχιακή ταχύτητα των αστεριών ή των σύννεφων αερίου γύρω από μια μαύρη τρύπα, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν την κεντρική μάζα χρησιμοποιώντας αυτούς τους νόμους.
* Shift Doppler: Το φαινόμενο Doppler προκαλεί το φως από ένα αντικείμενο που κινείται προς εμάς για να μετατοπιστεί προς μικρότερα μήκη κύματος (BluesHift) και το φως από ένα αντικείμενο που απομακρύνεται από εμάς για να μετατοπιστεί προς μεγαλύτερα μήκη κύματος (μετατόπιση Redshift). Με τη μέτρηση της μετατόπισης Doppler του φωτός που εκπέμπεται από αστέρια ή αέριο που περιστρέφεται σε μια μαύρη τρύπα, οι αστρονόμοι μπορούν να καθορίσουν την τροχιακή ταχύτητά τους.
2. Βαρβική φακή:
* Φωτική κάμψη: Η τεράστια βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας μπορεί να λυγίσει το μονοπάτι του φωτός που περνά κοντά του. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτικό φακό. Παρατηρώντας τον τρόπο με τον οποίο το φως από μακρινά αντικείμενα παραμορφώνεται ή μεγεθύνεται από τη μαύρη τρύπα, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν τη μάζα του.
3. Μέτρηση του μεγέθους του ορίζοντα συμβάντος:
* ακτίνα Schwarzschild: Η ακτίνα του ορίζοντα συμβάντος μιας μαύρης τρύπας είναι άμεσα ανάλογη με τη μάζα του. Με τη μέτρηση του μεγέθους του ορίζοντα συμβάντος, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ραδιοφωνική συμβολομετρία, οι επιστήμονες μπορούν να καθορίσουν τη μάζα της μαύρης οπής.
4. Παρατήρηση δίσκων προσαύξησης:
* Δυναμική αερίου: Ο δίσκος προσαύξησης που σχηματίζεται από το αέριο που σπείρει σε μια μαύρη τρύπα εκπέμπει ακτινοβολία. Με την ανάλυση των ιδιοτήτων αυτής της ακτινοβολίας, όπως η θερμοκρασία και η φωτεινότητα της, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν τη μάζα της μαύρης οπής.
5. Βαρυτικά κύματα:
* Ligo &Virgo: Το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων λέιζερ (LIGO) και οι ανιχνευτές της Παρθένου έχουν παρατηρήσει άμεσα βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται με τη συγχώνευση μαύρων οπών. Με την ανάλυση της κυματομορφής αυτών των κυμάτων, οι επιστήμονες μπορούν να καθορίσουν τις μάζες των μαύρων οπών που συγχωνεύονται.
Περιορισμοί:
* Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι κάθε μέθοδος έχει περιορισμούς. Ορισμένες μέθοδοι είναι ακριβέστερες για ορισμένους τύπους μαύρων οπών, ενώ άλλες είναι καλύτερα προσαρμοσμένες για τους άλλους.
* Η ακρίβεια των μετρήσεων εξαρτάται από την ποιότητα των δεδομένων και τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για ανάλυση.
Συμπέρασμα:
Οι επιστήμονες έχουν επινοήσει πολλαπλές έξυπνες μεθόδους για να καθορίσουν τη μάζα των μαύρων οπών. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται στην ισχυρή βαρυτική επίδραση αυτών των αινιγματικών αντικειμένων στη γύρω ύλη και το φως. Κάθε τεχνική παρέχει πολύτιμες γνώσεις σχετικά με τις ιδιότητες των μαύρων οπών και μας βοηθά να κατανοήσουμε τη φύση αυτών των ενδιαφέρουσων κοσμικών οντοτήτων.