Najveća dosad pronađena crna rupa nosi šifru S5 0014+81, i ima masu od 40 milijardi M☉ (solarnih masa). To je svrstava relativno blizu teorijske gornje granice za masu koju neka crna rupa može steći konvencionalnom metodom akrecionog diska. Sa masom četiri Velika Magelanova oblaka, S5 0014+81 ima Schwarzschildov poluprečnik od 790 AJ (prečnik 1580 AJ), odn. oko 40 puta veći od Plutonove orbite.
Zapravo, S5 0014+81 je moćan blazar (vrsta kvazara), koji se gledano iz našeg rakursa nalazi blizu severnog nebeskog pola, u blizini sazvežđa Cefeja. Ali radi se dodatno o krajnje neobičnom tipu blazara, koji je promenljiv, tj. sadrži nekoliko radio galaksija čiji se vizuelni autput može dnevno da se promeni i za 50%. Za to je 'zadužena' supermasivna crna rupa u središtu koja menja gravitacionu energiju u svetlosnu koju možamo i mi da vidimo.
Ovaj blazar je toliko vizuelno jak (oko 1041 W), da kad bi bio recimo na 280 svetlosnih godina od Zemlje[1], slao bi jednako energije Zemlji kao sada Sunce, iako se nalazi 18 miliona puta dalje od nas. O kakvom se to monstrumu radi, neka kaže i sledeća komparacija: pošto je ovaj kvazar 300 triliona puta sjajniji od Sunca, znači da blješti kao svih 100 ili 400 zvezda Mlečnog puta zajedno, što ga čini najjačim objektom u vidljivom svemiru! Međutim, zbog ogromne udaljenosti od preko 12 milijardi svetlosnih godina možemo da ga proučavamo jedino uz pomoć spektroskopske analize.
Poređenje S5 0014+81 sa sjajnim i superkompaktnim objektom Sagittariusom A*[2] i najvećom zvezdom koji mi znamo, crvenim džinom UY Scutijem. Ako uslovno uzmemo da je prečnik solarnog sistema 80 AJ, onda je S5 0014 oko 20 puta veći od njega, a ako uzmemo da je naš sistem prečnika 150 AJ, onda je blazar 10,5 puta veći.
Član galaksije S5 0014+81 je jedna eliptična starburst galaksija, prividne magnitude 24, ali glavni član, uostalom i razlog za pisanje ove priče, jeste pomenuti blazar u čijem centru je jedna zbilja monstrumska supermasivna[3] crna rupa. Akrecija međuzvezdanog gasa u tu superrupu zapravo je razlog i gorivo za aktivna galaktička jezgra i kvazare.
Šta su supermasivne crne rupe? To je klasa astronomskih objekata čija je masa milionima pa čak i milijardama puta veća od Sunca (M☉). Naša osmatranja navode na zakljućak da gotovo svaka velika galaksija, pa i naša, poseduje jednu supermasivnu crnu rupu u svom centru. Neki astronomi čak pominju i ultramasivne crne rupe, koje imaju mase najmanje 10 milijardi naših Sunaca. Većina njih (kao što je supersjajni TON 618) povezano je sa izuzetno energetskim kvazarima. Još veće od ovoga su nazvane 'zapanjujuće velike crne rupe' (SLAB), s masama većom od 100 milijardi M☉. Iako trenutno nema dokaza da neverojatno velike crne rupe stvarno postoje, astronomi se slažu da supermasivne crne rupe približno tih dimenzija ipak postoje. Neke studije sugerišu da je maksimalna masa koju crna rupa može dosegnuti reda veličine ~50 milijardi M☉.
Supermasivne crne rupe imaju fizička svojstva koja ih jasno razlikuju od klasifikacija rupa manje mase. Prvo, plimske sile u blizini horizonta događaja znatno su slabije kod supermasivnih crnih rupa. Plimske sile koje deluju na objekat na horizontu događaja crne rupe obrnuto su proporcionalne kvadratu mase crne rupe: osoba poput Zorkića na horizontu događaja rupe od 10 miliona M☉ doživela bi približno istu silu plime i oseke između svoje glave i stopala kao dotična osoba u Novom Sadu. Za razliku od crnih rupa zvezdane mase[4], značajnu plimsku silu ne bismo osetili sve dok ne zađemo duboko u crnu rupu. Osim toga, donekle je kontraintuitivno primetiti da prosečna gustina supermasivne rupe unutar horizonta događaja (definisana kao masa crne rupe podeljena sa zapreminom prostora unutar njenog Schwarzschildovog poluprečnika[5]) može biti manja od gustine vode. To je zato što je Schwarzschildov poluprečnik direktno proporcionalan njegovoj masi. Budući da je zapremina sfernog objekta (kao što je horizont događaja nerotirajuće crne rupe) direktno proporcionalna kubu poluprečnika, gustina crne rupe je obrnuto proporcionalna kvadratu mase, a time i crne rupe veće mase imaju nižu prosečnu gustinu.
Schwarzschildov radijus horizonta događaja (nerotirajuće) supermasivne crne rupe od ~1 milijarde M☉usporediv je s velikom poluosom orbite Urana, koja iznosi 19 AJ.
 |
Nasina 'Opservatorija Neil Gehrels', do 2017. poznatija kao 'Swift Gamma-Ray Burst Explorer', iskorišćena je 2009. utvrđivanje mase crne rupe S5 0014+81. Opservatorija ima tri teleskopa, teška je 1470 kg i radi još od 2004. Ono što mene fascinira je da je operativni centar lociran na državnom univerzitetu u Pensilvaniji. Zamisli da fakultet u recimo Kragujevcu rukovodi nekom kosmičkom operacijom. |
Godine 2009. tim astronoma koji je radio na svemirskoj opservatoriji 'Swift' iskoristio je sjaj S5 0014+81 za merenje mase njene crne rupe. Otkrili su da je oko 10.000 puta masivnija od crne rupe u središtu naše galaksije, što je ekvivalent 40 milijardi solarnih masa. To je čini jednom od najmasivnijih crnih rupa ikada otkrivenih, više od šest puta većom od crne rupe u superdžinovskoj galaksiji Messier 87, koja je preko 60 godina bila najveća poznata crna rupa, a nazvana je 'ultramasivna' crna rupa. Schwarzschildov poluprečnik ove rupe iznosi 120 milijardi kilometara, što daje prečnik od 240 milijardi km, 1600 AJ, ili oko 40 puta veći od poluprečnika Plutonove orbite, a ima masu ekvivalentnu četiri Velika Magelanova oblaka. Činjenica da je tako velika crna rupa postojala tako rano u svemiru, samo 1,6 milijardi godina nakon Velikog praska, sugeriše da se supermasivne crne rupe mogu formirati vrlo brzo.
Evolucioni modeli bazirani na masi supermasivne crne rupe S5 0014+81 predviđaju da će ona živeti otprilike 1,3×1099 godina (pri kraju Ere crnih rupa u kosmosu, što je preko 1088 puta duže od trenutne starosti univerzuma), pre nego što ispari zahvaljujući Hawkingovom termalnom zračenju.
Kada bi kvazar bio 18.000.000 puta dalji od nas nego što je trenutno Sunce (na 280 AJ), sijao bi na našem nebu poput Sunca, samo što se bojim da bi nas sve u hipu oduvalo zračenje...
[1] Nalazi se na 1,2 ×1010 sv. godina, odn. 3,6 Gpc.
[2] Objekat je radio izvor koji se nalazi u galaktičkom centru, a R. Genzel i A. Ghez su 2020. dobili Nobelovu nagradu za fiziku za otkriće da seradi o supermasivnom kompaktnom objektu za čije objašnjenje je jedini kandidat crna rupa.
[3] Za obične smrtnike da kažem da se u centru naše galaksije nalazi crna rupa i snažni radio izvor prečnika Merkurove orbite (oko 44 mil. km). Kubni persak okolnog kosmosa sadrži oko 10 milona zvezda, uglavnom starih crvenih džinova, ali ima i značajan broj ogromnih Wolf–Rayetovih zvezda.
[4] Njihove mase se kreću između 5 i nekoliko desetaka solarnih masa. Zbog procesa gravitacionih kolapsa zvezda, takve crne rupe se nazivaju kolapsarima.
[5] Nephodan poluprečnik da neki objekat postane crna rupa. Recimo, kada bi naš Mesec sabili na lopticu prečnika 0,2 mm on bi postao crna rupa. U tom kontekstu, Zemlja bi trebela da bude loptica prečnika manjeg od 17 mm, Saturn 1,6 m, a Sunce prečnika ~6 km...
Da bi, recimo, Zorkić bio pretvoren u crnu rupu, trebalo bi nekeko sabiti njegovu masu u kockicu dimenzija 10-22 mm, što je hiljadama puta manje od najsitnijeg neutrina.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
