Jeśli kontemplowanie ogromnego rozmiaru obiektów astronomicznych sprawia, że czujesz się raczej mało i mało znaczący, to nowe odkrycie sprawi, że poczujesz się pozytywnie nieskończenie mały.
Niemożliwe jest wyobrazić sobie tak duży obiekt: super masywną czarną dziurę, która jest 40 miliardów razy większa niż nasze Słońce. Ale oto jest, siedzi w centrum super-gigantycznej galaktyki eliptycznej zwanej Holmberg 15A. Holmberg 15A znajduje się w odległości około 700 milionów lat świetlnych, w centrum gromady galaktyk Abell 85.
Ten gigant był już na celownikach astronomów. Wcześniej jego masę szacowano na 310 miliardów razy więcej niż masa Słońca, prawie nie do pomyślenia. Ale szacunek ten został oparty na pomiarach pośrednich. W tym nowym badaniu astronomowie śledzili ruch gwiazd wokół czarnej dziury i uzyskali 40 miliardów mas Słońca.
Ponieważ ten nowy pomiar opiera się na bezpośredniej obserwacji, jest dokładniejszy.
Badanie opisujące ten nowy pomiar zostało przesłane do The Astrophysical Journal, ale nie zostało jeszcze zweryfikowane. Jest zatytułowany „40-miliardowa czarna dziura masy Słońca w skrajnym jądrze Holm 15A, centralnej galaktyki Abell 85”.
Artykuł oparty jest tylko na dwóch nocach obserwacji za pomocą urządzenia Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na bardzo dużym teleskopie ESO (VLT) w Obserwatorium Paranal w północnym Chile. Korzystając z modeli i obserwacji, zespół astronomów odpowiedzialny za tę pracę obserwował kinematykę gwiazd gwiazd krążących wokół dziury. Mówią, że ta czarna dziura jest rekordzistą. „… SMBH w centrum Holm 15A jest jak dotąd najbardziej masywną, determinowaną dynamicznie czarną dziurą”.
Żeby było jasne, nie jest to najbardziej masywna SMBH, jaką kiedykolwiek znaleziono. Ten tytuł przynajmniej na razie należy do Ultra Masywnej Czarnej Dziury (UMBH) w centrum TON 618, niezwykle świecącego kwazara w odległości ponad 10 miliardów lat świetlnych. Ten gigant jest 66 miliardów razy masywniejszy niż Słońce. Ale ten UMBH został zmierzony pośrednio, więc jego pomiar masy może zostać zmieniony.
Trudno jest sobie wyobrazić coś, co jest 40 miliardów razy masywniejsze niż Słońce. Aby spojrzeć na to z perspektywy, wyobraź sobie, że SMBH znajduje się w centrum naszego Układu Słonecznego, gdzie znajduje się Słońce. Gdyby tam był, rozciągałby się na Plutona i znacznie dalej.
Pluton znajduje się około 40 jednostek astronomicznych (AU) od Słońca. Pas Kuipera rozciąga się na około 50 jednostek AU. Heliopauza znajduje się około 123 AU od Słońca. Ale ta SMBH rozciągnie się do około 790 jednostek AU. Zbliża się to do początku chmury Oort, która zaczyna się gdzieś około 1000 jednostek AU.
Niezwykły jest nie tylko rozmiar SMBH. Według innych metod pomiaru jest on jeszcze większy niż oczekiwano. „SMBH z Holm 15A jest nie tylko najbardziej masywny jak do tej pory, ale jest także cztery do dziewięciu razy większy niż oczekiwano, biorąc pod uwagę wybrzuszoną masę gwiezdną galaktyki i dyspersję prędkości gwiezdnej galaktyki” - napisali autorzy.
Ale w jaki sposób ta SMBH stała się tak duża?
Prawdopodobnie powstało, gdy połączono dwie wczesne galaktyki typu (ETG). W tym przypadku oba ETG miałyby wyczerpane rdzenie, co oznacza, że nie ma tam wielu gwiazd. Według autorów tego rodzaju połączenie jest prawdopodobnie rzadkie i wyjaśnia, dlaczego ta bestia jest tak niezwykła.
Możliwe jest również, że SMBH Holm 15A jest wynikiem połączenia więcej niż dwóch ETG. „… Jeśli Holm 15A doświadczył w przeszłości jakiejś wczesnej przyspieszonej ewolucji, być może w grę wchodziła nie tylko binarna czarna dziura, ale być może bardziej skomplikowany scenariusz z wieloma czarnymi dziurami”.
Zespół astronomów zamierza kontynuować pracę. Uważają, że ich szczegółowa analiza może ujawnić więcej informacji na temat historii fuzji masywnych galaktyk i czarnych dziur w ich centrach.
„W tej chwili Holm 15A jest tylko pierwszym masywnym ETG z rdzeniem niemal wykładniczym, który został szczegółowo zbadany dynamicznie. Modele dynamiczne i rozkład fotometryczny innych podobnych galaktyk mogą pomóc rzucić więcej światła na pytania związane z ich powstawaniem i ewolucją. ”
Możliwe, że będziemy nadal znajdować coraz większe czarne dziury i będziemy musieli wymyślać nowe nazwy dla kategorii rozmiarów. Mieliśmy czarne dziury, potem super masywne czarne dziury, a teraz ultra masywne czarne dziury.
Niektórzy astrofizycy twierdzą, że istnieje pewna granica wielkości czarnej dziury, zanim jej tarcza gazu się zapadnie i przestanie rosnąć. Limit ten wynosi około 50 miliardów mas Słońca. Ale jeśli dwie czarne dziury połączą się, które już osiągnęły ten limit, może być możliwe UMBH o masie nawet 100 miliardów mas Słońca.
To prawie nie do pomyślenia. A jeśli trzy czarne dziury mogłyby się połączyć, co to oznacza dla ograniczeń masy czarnej dziury?
W każdym razie jest wiele pracy do zrobienia, zanim naprawdę zrozumiemy, skąd biorą się te bestie i jak potężne mogą się stać. Obserwatorium LIGO wykryło 10 połączeń par czarnych dziur od 2018 r. I twierdzą, że mogą w końcu wykryć jedną na tydzień. Więc nie brakuje okazji do ich przestudiowania.
Więcej:
- Artykuł badawczy: 40-BILIONOWA MASA CZARNA OTWARTA MASA W EKSTREMALNEJ RDZENIU HOLM 15A, CENTRALNEJ GALAXY ABELL 85
- Nowy naukowiec: Czarne dziury mają limit wielkości 50 miliardów słońc
- Space Magazine: Zgodnie z oczekiwaniami, nowo ulepszony LIGO co tydzień znajduje połączenie Black Hole
- Space Magazine: Astronomers See Evidence of Supermassive Black Holes Forming Directing in Early Universe
- Space Magazine Video: Supermasywne czarne dziury czy ich galaktyki? Który przyszedł pierwszy?
