Galaktikamız merkeziniñ videolarında yıldızlar bir qaç on yıl içinde közge körüngen yaylar çize ve adetiy yıldız körünmegen bir yer yanında burula. Olarnıñ areketini ne bu qadar deñiştire? Cevap bir qaç türlü közetüvni qıyaslamaqnen alındı.
Samanyolu merkezinde sıq Sagittarius A, ya da Sgr A, menbasınen bağlı üstkütleli bir qara teşik bar. Onıñ kütlesi taqriben dört million Küneş kütlesidir.** Etrafında sıq yıldız toplulığı, gaz ve toz bar; bütün bu mürrekkep bölgege bir qara teşik demek doğru olmaz. NASA: merkeziy yıldız toplulığı, Chandra: merkezniñ etrafı, 2026.
Toz merkezni adetiy baquvdan gizley
Galaktika merkezi Yay burcı yonelişinde, taqriben 27 biñ ışıq yılı uzaqlıqta yerleşe. Aramızdaki yıldızlararası toz körüngen ışıqnı pek zayıflata. Şunıñ içün o tarafnıñ adetiy fotosındaki qara leke qara teşikniñ resmi degil: o, toz ışıqnı tosqanından ola bile.
Uzunraq dalğalarda, hususan infraqızıl ve millimetr dalğalarında, toz körüngen ışıqta gizlegen şeylerni araştırmaq mümkün. Şunıñ içün keşif sıq menbanıñ radioközetüvlerini ayrı yıldız areketleriniñ infraqızıl ölçevlerinen birleştirdi. Sagittarius A* adı çoq daa mürrekkep merkeziy radiobölgede pek sıq bir menbağa aittir. ESO: Sagittarius A* nasıl közetildi.
Yıldızlar körünmegen merkezniñ kütlesini tapmağa yardım ete
Gizli bir cisim etrafında aylanğan yoldaşnı ğana körgenimizni köz ögüne ketireyik. Orbita ölçüsi ve aylanma devri onıñ areketini idare etken kütleni esaplamağa yardım ete. Bu, parlaqlıqtan kütle tahmin etmek degil: kütleli cisim özü ışıq saçmasa da qoñşusına tesir ete.
Sgr A* yanında astronomlar yıllar boyunca yıldızlarnıñ kökteki yerlerini ve baquv sızığı boyunca hızlarını ölçediler; bu hızlar spektrden tapıla. Malümatlar beraber üçölçemli orbitalarnı qayta qurmağa imkân bere. S2 yıldızı taqriben 16 yılda bir aylanıp çıqa ve eñ yaqın noqtada merkeziy cisimden taqriben 120 astronomik birim uzaqtan keçe. Astronomik birim — Yer–Küneş arasındaki orta mesafe. ESO: S2 orbitası.
Orbitalar yalnız büyük kütleni degil, pek kiçik bir bölgede pek büyük kütle toplandığını köstere. Ölçevler S2 orbitası içinde merkeziy kütle etrafına ne qadar madde dağılğan ola bilecegine de sıñır qoya. Adetiy keñ yıldız toplulığı bütün bu mesafelerde aynı cazibe meydanını bermey. GRAVITY, 2020: ölçevler, orbita modeli ve dağılğan kütleniñ sıñırları.
Dal · Formulalarnenİhtiyariy · bu qısmını keçmek mümkün
Orbita ölçüsi ve devrinden kütle nasıl tapıla
Ögretici esap içün çoq daa kütleli sıq cisim etrafında kiçik yıldıznıñ Nyuton orbitasını alayıq. Başqa cisimlerni ve nisbiylik tüzeltmelerini esapqa almayıq. a — büyük yarım köçer, yani orbitanıñ uzun köçeriniñ yarısı, P ise aylanma devri olsa:
M ≈ (4(π)^(2)(a)^(3))/(G(P)^(2)).
Mında G — cazibe daimiyisidir. Küneş kütleleri, astronomik birimler ve yıllarnen aynı esapnı qolay şekilde yazmaq mümkün:
(M)/(M_(⊙)) ≈ ((a/au())^(3))/((P/yr())^(2)).
OpenStax: orbital areket ve kütle.
Bilerek yuvarlatılğan ögretici misalni alayıq: a = 1000 astronomik birim, P = 16 yıl. (1000)^(3)/(16)^(2) = 3 906 250, yani taqriben 3,9 million Küneş kütlesi çıqa. Bu, büyüklük tertibini köstere; bu sayılar Sgr A* içün yañı tam ölçev degil.
Aqiqiy S2 içün orbital yonelişni, merkezge mesafeni ve nisbiylik tesirlerini esapqa alğan daa mürrekkep model uyğunlaştırıla. GRAVITYniñ 2020 işinde devir taqriben 16,05 yıl, kütle ise 4,26 million Küneş kütlesi dep berile; bu neticelerni bizim yuvarlatılğan esabımızğa bağlamaq olmaz. GRAVITY: 1-ci cedvel ve model parametrleri.
Qara teşikniñ ışıq qaytıp çıqamağan sıñırı bar
Vaqia ufqu — içinden çıqqan signal uzaqtaki tış közeticige artıq yetişip olamağan feza-vaqıt bölgesiniñ sıñırıdır. O, planetanıñ qabığı kibi qattı qara yüz degil. Qara teşik yanında biz qayd etken ışıq ufuqnıñ tışındaki maddeden kele.
Yaqındaki gaz qızıp nurlana bile. Onıñ deñişken nurlanuvı etrafnı araştıruvnıñ başqa yolunı bere, amma tek parlaq leke ufuqnıñ yerini belgilemey. Alet ne ölçegenini ve malümatnı cisimnen hangi model bağlağanını bilmek kerek. NASA: ufuk, akkretsiya ve kölge.
Aşağıdaki üç delil zıncırını qıyaslañız. Er birinde öz ölçevi, çıqarımı ve usul ne köstere bileceginiñ sıñırı bar.
Yıldız areketi
- Ölçev
- Yıllar boyunca yıldız yerleri ve spektrlerden hızlar.
- Çıqarım
- Kütle kiçik bir bölgede toplanğan; areket cazibe modelini teşkere.
- Usulnıñ sıñırı
- Orbitalar ufuknıñ resmi degil.
Deñişken nurlanuv
- Ölçev
- Sıq menba yanındaki maddeniñ parlaqlığı ve spektri.
- Çıqarım
- Etraftaki madde nurlana; gaznıñ alı deñişe.
- Usulnıñ sıñırı
- Tek bir parlaqlıq artuvı qara teşikniñ resmi degil.
Millimetr qurulışı
- Ölçev
- Taqriben 1,3 mm dalğada EHT interferometriya malümatı.
- Çıqarım
- Qayta quruvlar qara teşikke uyğun, sönük merkezli alqa şeklindeki nurlanuvnı köstere.
- Usulnıñ sıñırı
- Alqa ve kölge ufuknen bir şey degil; bu körüngen ışıqta çekilgen kadr degil.
Şartlı belgiler malümatnı degil, usullarnı köstere. Orbitalar, nurlanğan bölge ve alqa ayrı şartlı miqyaslardadır; ölçüler ve renkler ölçengen degil. Er satırnı ölçevden sıñırğa doğru oquñız.
EHT resmi nurlanuvnıñ qurulışını qayta tikeley
2022 yılınıñ may ayında Event Horizon Telescope işbirligi Sgr A*nıñ ilk resmini açıqladı. O, 2017 yılınıñ aprelinde taqriben 1,3 mm dalğada yapılğan radiointerferometriya közetüvlerinden alındı. Yerniñ başka-başqa yerlerindeki teleskoplar signalnı beraber ölçedi; bu malümatlardan qayta quruv usullarınnen parlaqlıq dağılımı tapıldı.
Neticede parlaq alqa ve daa sönük merkeziy bölge körüne; olar qara teşik yanında beklenilgen nurlanuv körünişine uyğundır. Kölge ufuqnıñ özünen aynı şey degil: onıñ ölçüsi ve körünişi ışıq yollarınıñ egilüvine ve etraftaki gaz dağılımına da bağlıdır. Resimdeki portaqal rengi radioparlaqlıqnı köstere, maddeniñ insan közüne körüngen rengini degil. EHT: asıl iş, III, V ve VII bölümler.
Gaz tez deñişe, ölçevlerniñ de sıñırları bar. Yayımlanğan resim qayta quruvlarnı birleştire ve turaqlı alqa şeklindeki belgini köstere; o, adetiy kameranıñ bir anlıq kadrı degil. Alqanıñ miqyası başqa bir usulnen, yıldız orbitalarından çıqarılğan kütlege uyğun kelgeni hususan inandırıcıdır. EHT: közetüvlerden ne alındı.
Dal · Terenrekİhtiyariy · bu qısmını keçmek mümkün
S2 orbitası bile ebediy bir ellips olaraq qapanmay
Ayırılğan eki cisimniñ Nyuton meselesinde bağlı elliptik orbita tekrarlana. Umumiy nisbiylik nazariyesi eñ yaqın noqtanıñ yonelişi biraz köçecegini ayta. Ardışıq aylanmalar bir turaqlı ellips yerine çiçekke beñzegen şekil yapa.
2020 yılında GRAVITY S2niñ bu pretsessiyasını, nisbiylik tasvirine uyğun şekilde, ölçegenini bildirdi. Şunıñ içün ögretici şemadaki qapalı ellips yaqınlaşmadır. Bu, yıldız areketini ve cazibe modelini teşkere; ufuqnıñ fotosı ya da qara teşikniñ içini közetüv degil. GRAVITY: 3-ci bölüm ve neticeler.
Merkeziy qara teşik bütün Galaktikanı içine çekken aqıntı degil
Mında bu qadar kütle bar ise, ne içün bütün yıldızlar merkezge tüşmey? Cazibe özü cisimiñ yanlama areketini yoq etmey. Uyğun orbitada yıldız merkezge doğru tüz uçmaq yerine onıñ yanından keçe. Qara teşikten uzaqta onıñ cazibesi aynı kütledeki başqa sıq cisimniñ cazibesi kibi davrana: hususiy «soruv» yoq. NASA: qara teşikler feza tozsoğurğıçları degil.
Añlatmanı teşkeriñiz: S2 areketiniñ videosı ya da EHT alqası qara teşikniñ yüzüni doğrudan-doğruğa kösteremi? İç biri. Birincisi yıldız areketini köstere; ondan merkeziy kütleniñ hususiyetleri çıqarıla. Ekincisi etraftaki maddeniñ nurlanuvını ve sönük merkeziy bölgeni qayta qura. Olarnıñ quveti ayrı malümatlarnıñ bir-birine uyğunlığındadır.
Demek, Samanyolu merkezi yıldız, gaz ve tozğa zengin bir etraf; yüreginde üstkütleli Sgr A* qara teşigi bar. Onı qoñşularına tesirinden ve tıştaki maddeniñ ışığından bilemiz. Orbitadan nasıl ögünden aytuv alınğanını añlamaq içün areketni matematikanen ögünden aytuva qaytmaq mümkün.