Massunderskott

Den här artikeln handlar om massunderskott i galaxer. För massunderskott i allmänhet, se Bindningsenergi § Mass-energirelation . För massunderskott i atomkärnor, se Kärnbindningsenergi § Massdefekt .

Ett massunderskott är mängden massa (i stjärnor) som har tagits bort från mitten av en galax , förmodligen genom verkan av ett binärt supermassivt svart hål .

Figuren illustrerar hur massunderskott mäts med hjälp av en galaxs observerade ljusstyrka

Tätheten av stjärnor ökar mot mitten i de flesta galaxer. I små galaxer fortsätter denna ökning in i mitten. I stora galaxer finns det vanligtvis en "kärna", en region nära centrum där tätheten är konstant eller långsamt stigande. Storleken på kärnan – "kärnradien" – kan vara några hundra parsecs i stora elliptiska galaxer . De största observerade stjärnkärnorna når 3,2 till 5,7 kiloparsecs i radie.

Man tror att kärnor produceras av binära supermassiva svarta hål (SMBH). Binära SMBHs bildas under sammanslagning av två galaxer . Om en stjärna passerar nära den massiva binären, kommer den att kastas ut, genom en process som kallas gravitationsslangen . Denna utstötning fortsätter tills de flesta stjärnorna nära galaxens mitt har tagits bort. Resultatet är en kärna med låg densitet. Sådana kärnor finns allestädes närvarande i jättelika elliptiska galaxer.

Massunderskottet definieras som mängden massa som togs bort för att skapa kärnan. Matematiskt definieras massunderskottet som

$$M_{\mathrm {def} }=4\pi \int _{0}^{ R_{c}}\vänster[\rho _{i}(r)-\rho (r)\right]r^{2}dr,$$

där ρ _i är den ursprungliga densiteten, ρ är _den observerade densiteten och Rc är kärnradien. I praktiken kan core-Sersic-modellen användas för att kvantifiera underskotten.

Observerade massunderskott är typiskt i intervallet en till några gånger massan av den centrala SMBH, och observerade kärnradier är jämförbara med påverkansradier för den centrala SMBH. Dessa egenskaper överensstämmer med vad som förutsägs i teoretiska modeller för kärnbildning och ger stöd till hypotesen att alla ljusa galaxer en gång innehöll binära SMBHs i sina centra.

Det är inte känt om de flesta galaxer fortfarande innehåller massiva binärer, eller om de två svarta hålen har smält samman. Båda möjligheterna är förenliga med förekomsten av massunderskott.

externa länkar

• Ferrarese, L. och Merritt, D. (2002). Supermassiva svarta hål . Physics World , juni 2002, sid. 41.