Πώς οι αστρονόμοι μετρούν τη μάζα μιας υπερμεγέθης μαύρης τρύπα;
1. Μέτρηση της ταχύτητας των αστεριών που περιστρέφονται γύρω από τη μαύρη τρύπα:
* Νόμοι του Kepler: Αυτή η μέθοδος βασίζεται στον τρίτο νόμο της πλανητικής κίνησης του Kepler, ο οποίος δηλώνει ότι το τετράγωνο της τροχιακής περιόδου ενός σώματος είναι ανάλογη προς τον κύβο του ημι-major άξονα της τροχιάς του. Παρατηρώντας τα αστέρια γύρω από την μαύρη τρύπα και μετρώντας την τροχιακή περίοδο και την απόσταση από τη μαύρη τρύπα, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν τη μάζα της μαύρης οπής.
* Shift Doppler: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί το φαινόμενο Doppler για να μετρήσει την ταχύτητα των αστεριών που περιστρέφονται γύρω από τη μαύρη τρύπα. Όταν ένα αστέρι μετακινείται προς εμάς, το φως του μετατοπίζεται σε μικρότερα μήκη κύματος (Blueshift) και όταν απομακρύνεται, το φως του μετατοπίζεται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος (redshift). Παρατηρώντας τη μετατόπιση του Doppler στο αστέρι, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν την ταχύτητα του αστεριού και να το χρησιμοποιήσουν για να εκτιμήσουν τη μάζα της μαύρης τρύπας.
2. Παρατηρώντας την κίνηση του αερίου στο δίσκο προσαύξησης:
* Δυναμική αερίου: Οι δίσκοι προσαύξησης γύρω από τις μαύρες τρύπες εκπέμπουν φως και ακτίνες Χ λόγω της τριβής μεταξύ των σωματιδίων αερίου. Η ταχύτητα περιστροφής του αερίου μπορεί να μετρηθεί μέσω φασματικής ανάλυσης και αυτές οι πληροφορίες, μαζί με την απόσταση από τη μαύρη οπή, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της μάζας του.
* ευρείες γραμμές εκπομπών: Το αέριο στο δίσκο προσαύξησης εκπέμπει φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος, γνωστές ως γραμμές εκπομπής. Το πλάτος αυτών των γραμμών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της ταχύτητας του αερίου, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της μάζας της μαύρης οπής.
3. Μέτρηση του μεγέθους του ορίζοντα συμβάντος:
* Τηλεσκόπιο ορίζοντα συμβάντος (EHT): Αυτό το ισχυρό δίκτυο τηλεσκοπίων χρησιμοποιεί πολύ μακρά βασική συμβολομετρία (VLBI) για να δημιουργήσει εικόνες του ορίζοντα συμβάντος της μαύρης οπής. Το μέγεθος του ορίζοντα συμβάντος σχετίζεται άμεσα με τη μάζα της μαύρης οπής, επιτρέποντας στους αστρονόμους να το υπολογίσουν.
4. Βαρβική φακή:
* Φωτική κάμψη: Η ισχυρή βαρύτητα μιας μαύρης οπής στρέφει το φως, προκαλώντας ένα φαινόμενο γνωστό ως βαρυτικό φακό. Παρατηρώντας τις παραμορφωμένες εικόνες των αντικειμένων υποβάθρου που προκαλούνται από τη βαρύτητα της μαύρης οπής, οι αστρονόμοι μπορούν να εκτιμήσουν τη μάζα του.
Κάθε μέθοδος έχει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς της και ο συνδυασμός πολλαπλών μεθόδων μπορεί να οδηγήσει σε ακριβέστερες εκτιμήσεις της μάζας της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτές οι μέθοδοι είναι πολύπλοκες και περιλαμβάνουν προσεκτικές παρατηρήσεις και ανάλυση και οι αβεβαιότητες που σχετίζονται με αυτές τις μετρήσεις μπορεί να είναι σημαντικές.
