Supermasivna crna rupa
U astrofizici, supermasivna crna rupa (engl. supermassive black hole, SMBH ili ponekad SBH) crna je rupa sa masom u opsegu od milion do milijardu masa Sunca. Ovo je najmasivniji tip crnih rupa, čak masivniji i od primordijalne crne rupe (još uvek hipotetične), a daleko masivnijih od crnih rupa zvezdanog porekla i srednje masivnih crnih rupa. Ovo je klasa astronomskih objekata koji su prošli kroz gravitacioni kolaps, ostavljajući iza sebe sferoidni region prostora iz koga ništa ne može da pobegne; čak ni svetlost. Opservacijski dokazi ukazuju na to da sve, ili skoro sve, masivne galaksije sadrže supermasivne crne rupe, locirane u centru galaksije.[2][3] U slučaju Mlečnog puta, supermasivna crna rupa korespondira sa lokacijom Strelca A u galaktičkom centaru.[4][5] Akrecija međuzvezdanog gasa u supermasivne crne rupe je proces koji je odgovoran za napajanje kvazara i drugih tipova aktivnih galaktičkih jezgara.
Supermasivna crna rupa u centru galaksije[uredi | uredi izvor]
Danas, posmatranja govore da gotovo svaka velika galaksija u svom centru ima supermasivnu crnu rupu[6]. To je slučaj i sa našom galaksijom, Mlečni put. Pokazatelji koji govore da u našoj galaksiji postoji takva crna rupa vezana su za orbitalna kretanja zvezda koja su u velikoj blizini centra galaksije u regionu zvanom Strelac A. Praćenje putanje njihovog kretanja omogućilo je direktno merenje mase centralne crne rupe ; 2,6 ± 0,2 miliona mase Sunca. Godine 2002, astronomi su pratili kretanje zvezde S2 u sazvežđu Strelac A kada je ustanovljeno da se primakla do razdaljine od 17 svetlosnih sati do crne rupe.
Osobine[uredi | uredi izvor]
Poređenjem sa crnom rupom zvezdanog porekla, srednja gustina supermasivne crne rupe može biti veoma mala (ponekad manje gustine nego voda). To se objašnjava efektom kojim se Švarcšildov region crne rupe uvećava uzajamno sa masom, što dovodi do toga da se njena srednja gustina smanjuje shodno kvadratu mase: što je crna rupa veća, to se njena srednja gustina smanjuje čak iako uvećanje njene mase teži beskonačnom. Drugi osetni uticaji su da je privlačna sila zanemarljiva u blizini horizonta događaja masivne crne rupe, jer je njen centralni gravitacioni singularitet veoma udaljen[7]. To daje efekat da ispitivač koji se približava supermasivnoj crnoj rupi ne oseća ništa posebno u trenutku prelaska njenog horizonta.
Prema Ajnštajnovoj opštoj teoriji relativnosti svako telo s masom zakrivljuje prostor-vreme. Kod supermasivnih crnih rupa dolazi do izrazitog deformiranja i zakrivljenja prostora i vremena, te su to mesta iz kojih nikakva materija pa čak ni svetlost ne može pobeći.
Najvažnija svojstva supermasivne crne rupe su masa, rotacija, naboj, Švarcšildov poluprečnik, horizont događaja i singularnost.[8]
| Vrsta | Masa | Veličina |
|---|---|---|
| supermasivna crna rupa | ~105–109 MSunce | ~0,001–10 AJ |
| srednje masivna crna rupa | ~103 MSunce | ~103 km |
| zvezdana crna rupa | ~10 MSunce | ~30 km |
| mikro crna rupa | do oko ~MMesec | do oko ~0,1 mm |
Masa[uredi | uredi izvor]
Supermasivne crne rupe su vrsta crnih rupa koje imaju masu između sto hiljada i milijardu sunčevih masa. Prema tome se uveliko razlikuju od zvezdanih crnih rupa koje nastaju kolapsom zvezda, a njihova masa doseže tek do oko 33 sunčeve mase. Trenutno postoji velika praznina u posmatranoj distribuciji masa crnih rupa, te bi između ta dva ekstrema trebalo da se nalaze pretpostavljene srednje masivne crne rupe koje nastaju u sada nepoznatim procesima. Neki podaci govore o tome da[9] opaženi ultrajaki izvori X zračenja (eng. ULX) mogu biti crne rupe srednjih masa.
Gustina supermasivne crne rupe[uredi | uredi izvor]
Supermasivne crne rupe poseduju svojstva po kojima se mogu razlikovati od crnih rupa manjih masa. Prosečnu gustinu supermasivne crne rupe predstavlja odnos mase crne rupe i zapremine unutar njenog Švarcšildovog poluprečnika. Sferično telo kod crne rupe koja ne rotira predstavlja horizont događaja, a zapremina tog sfernog tela je proporcionalna sa kubom poluprečnika. Zapremina je s druge strane obrnuto proporcionalna sa gustinom. Kako je Švarcšildov poluprečnik crne rupe takođe proporcionalan sa masom, iz toga proizilazi da je gustina obrnuto proporcionalna sa kvadratom mase crne rupe. Prema tome, što su crne rupe masivnije to je manja njihova prosečna gustina. Tako neke crne rupe mogu imati gustinu i mnogo manju od gustine vode. Takvu gustinu imaju crne rupe sa 100 miliona sunčevih masa.[10]
Horizont događaja[uredi | uredi izvor]
Kao i kod drugih crnih rupa, supermasivne crne rupe takođe u prostoru omeđuje zamišljena površina, odnosno sfera koja se naziva horizont događaja. Njen položaj je određen Švarcšildovim poluprečnikom, koji je proporcionalan masi crne rupe. Singularnost se nalazi u središtu same crne rupe. Kod ove vrste, horizont događaja može biti višestruko veći od prečnika Sunca.
Zračenje[uredi | uredi izvor]
Iako usisavaju svu svetlost u svojoj blizini, mogu se posmatrati zbog zračenja materijala koji u nju upada. Zračenje iz okoline supermasivne crne rupe zavisi od mase crne rupe, udaljenosti na kojoj se stvara zračenje i akrecijske brzine pada mase u crnu rupu. Zračenje proizvode jaka magnetna polja, zbog kretanja naelektrisanih čestica relativističkim brzinama u spiralnoj putanji. Zračenje ogromnih količina energije se nalazi na svim talasnim dužinama elektromagnetnog spektra.
Za crne rupe se pretpostvalja da su izvor Hokinsovog zračenja. Pri tome dolazi do stvaranja parova virtualnih čestica, a ako se taj par nalazi u blizini Švarcšildovog poluprečnika jedna uleti u crnu rupu, a druga u okolni prostor. To zračenje još nije detektovano, a kod supermasivnih crnih rupa ono bi se još teže moglo otkriti s obzirom da one na svom horizontu događaja stvaraju manju gravitacijsku silu, i stoga bi i to zračenje bilo slabije.
Plimna sila crne rupe[uredi | uredi izvor]
Plimna sila u blizini horizonta događaja je značajno slabija kod supermasivnih crnih rupa, jer je središnja singularnost vrlo daleko od horizonta događaja. Moglo bi se pretpostaviti da potencijalni astronaut putujući prema središtu crne rupe ne bi osetio efekt vrlo jake plimne sile koja bi ga izdužila sve dok ne bi upao vrlo duboko u crnu rupu.
Formiranje[uredi | uredi izvor]
O formiranju supermasivnih crnih rupa se vodi široka polemika, s obzirom da se ona odvija na velikoj skali vremena u poređenju sa formiranjem crne rupe nastale od zvezda u procesu eksplozije supernove, koja je nastala od masivne zvezde, kao što je zvezda Volf-Rajet[11].
Najjednostavnija hipoteza o formiranju masivne crne rupe je da je njen početak vezan za zvezdanu crnu rupu koja je skupljala materiju milijardama godina. Ta hipoteza ima mnogo nedostataka a jedan od njih je neophodnost postojanja velike gustine zvezda potrebnih da neprestano hrane crnu rupu. Ali, posmatranja pokazuju da postoje supermasivne crne rupe sa velikim otklonom ka crvenom spektru, što govori da su iz perioda početka razvoja svemira. Te supermasivne crne rupe nisu imale vremena za nastanak jednostavnim usisavanjem zvezda. Verovatno je da su ovakve crne rupe formirane u početku života univerzuma za kratko vreme.
Satelit Čandra je omogućio posmatranje centra galaksije dveju supermasivnih crnih rupa u orbiti jedna oko druge.
Primer[uredi | uredi izvor]
Na 25 hiljada svetlosnih godina od Zemlje crna rupa u centru Mlečnog puta poseduje masu 3,7 miliona puta veću od mase Sunca i prečnik od dvadesetak miliona kilometara. U srcu univerzuma u galaksijama se mogu sresti supermasivne crne rupe u razmaku od milion do milijardu puta mase Sunca, kao što su :
- Sazvežđe Persej 4C +37.11 [12];
- Abel 400 u sazvežđu Kit [13];
- APM 08279+5255 u sazvežđu Ris ;
- HE0450-2958 u sazvežđu Dleto ;
- MRC 1138-262 u sazvežđu Hidra ;
- OJ 287 u sazvežđu Rak ;
- NGC 4261 u sazvežđu Devica[14] ;
- Q0906+6930 u sazvežđu Veliki medved;
- Strelac A koji gradi srce Mlečnog puta u sazveđu Strelca ;
- CGCG 049-033 se nalazi 600 miliona svetlosnih godina od Zemlje, postoji crna rupa veličine milijarde mase Sunca koja prouzrokuje erupciju čestica dugačku skoro 1,5 milion svetlosnih godina ;
- M87 čija je erupcija otkrivena 1997. godine a masa joj je 6,8 milijardi masa Sunca i zauzima prostor od samo 10 svetlosnih godina. ;
- J1148+5251 koja sadrži supermasivnu crnu rupu od više milijardi masa Sunca.
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Ogromna crna rupa rastura zvezdu ; http://chandra.harvard.edu/photo/2004/rxj1242/
- ^ Kormendy, John; Richstone, Douglas (1995), „Inward Bound--The Search For Supermassive Black Holes In Galactic Nuclei”, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 33: 581—624, Bibcode:1995ARA&A..33..581K, doi:10.1146/annurev.aa.33.090195.003053
- ^ Kormendy, John; Ho, Luis (2013). „Coevolution (Or Not) of Supermassive Black Holes and Host Galaxies”. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 51 (1): 511—653. Bibcode:2013ARA&A..51..511K. S2CID 118172025. arXiv:1304.7762
. doi:10.1146/annurev-astro-082708-101811.
- ^ Ghez, A.; Klein, B.; Morris, M.; Becklin, E (1998). „High Proper-Motion Stars in the Vicinity of Sagittarius A*: Evidence for a Supermassive Black Hole at the Center of Our Galaxy”. The Astrophysical Journal. 509 (2): 678. Bibcode:1998ApJ...509..678G. S2CID 18243528. arXiv:astro-ph/9807210 . doi:10.1086/306528.
- ^ Schödel, R.; et al. (2002). „A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way”. Nature. 419 (6908): 694—696. Bibcode:2002Natur.419..694S. PMID 12384690. S2CID 4302128. arXiv:astro-ph/0210426 . doi:10.1038/nature01121.
- ^ Ferrarese, Laura; Merritt, David (2000). „A Fundamental Relation between Supermassive Black Holes and Their Host Galaxies”. The Astrophysical Journal. 539 (1): L9—L12. Bibcode:2000ApJ...539L...9F. S2CID 6508110. arXiv:astro-ph/0006053 . doi:10.1086/312838.
- ^ „Prašnjavo iznenađenje u oklini ogromne crne rupe”. ESO novinsko izdanje. Pristupljeno 21. juna 2013.
- ^ [1] Arhivirano na sajtu Wayback Machine (21. октобар 2013) "Supermasivne Crne Rupe", Miroslav Mićić, Astronomska Opservatorija Beograd (pristupljeno 09. 11. 2012.)
- ^ Winter, L.M.; et al. (2006). „XMM-Newton Archival Study of the ULX Population in Nearby Galaxies”. Astrophysical Journal. 649 (2): 730—752. Bibcode:2006ApJ...649..730W. S2CID 118445260. arXiv:astro-ph/0512480 . doi:10.1086/506579.
- ^ Celotti, A.; Miller, J.C.; Sciama, D.W. (1999). „Astrophysical evidence for the existence of black holes”. Class. Quant. Grav. 16 (12A): A3—A21. Bibcode:1999CQGra..16A...3C. S2CID 250867247. arXiv:astro-ph/9912186 . doi:10.1088/0264-9381/16/12A/301.
- ^ Zvezda Volf-Rajet https://www.cfa.harvard.edu/~pberlind/atlas/htmls/wrstars.html; Pristupljeno 20. januara 2015.
- ^ Sazvežđe Persej ; http://www.solarsystemquick.com/universe/perseus-constellation.htm
- ^ Sazvežđe Kit ;http://www.astromax.org/con-page/autumn/cet-01.htm Arhivirano na sajtu Wayback Machine (20. januar 2015); Pristupljeno 20. januara 2015.
- ^ http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1995/47/text/; Pristupljeno 20. januara 2015.
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Melia, Fulvio (2003). The Edge of Infinity. Supermassive Black Holes in the Universe. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-81405-8.
- Laura Ferrarese; David Merritt (2002). „Supermassive Black Holes”. Physics World. 15 (1): 41—46. Bibcode:2002astro.ph..6222F. S2CID 5266031. arXiv:astro-ph/0206222 . doi:10.1088/2058-7058/15/6/43. Nepoznati parametar
|name-list-style=ignorisan (pomoć) - Melia, Fulvio (2007). The Galactic Supermassive Black Hole. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-13129-0.
- Merritt, David (2013). Dynamics and Evolution of Galactic Nuclei. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-12101-7.
- Krolik, Julian (1999). Active Galactic Nuclei. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-01151-6.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Black Holes: Gravity's Relentless Pull Award-winning interactive multimedia Web site about the physics and astronomy of black holes from the Space Telescope Science Institute
- Images of supermassive black holes
- NASA images of supermassive black holes
- The black hole at the heart of the Milky Way
- ESO video clip of stars orbiting a galactic black hole
- Star Orbiting Massive Milky Way Centre Approaches to within 17 Light-Hours ESO, October 21, 2002
- Images, Animations, and New Results from the UCLA Galactic Center Group
- Washington Post article on Supermassive black holes
- Video (2:46) – Simulation of stars orbiting Milky Way's central massive black hole
- Video (2:13) – Simulation reveals supermassive black holes (NASA, 2 October 2018)
